Экология мегаполисов в свете матрицирования свойств окружающей среды биологическими объектами

- доноры и реципиент R-плазмид, выращенные в обычной среде и осуществляющие конъюгацию в воде, обработанной ультрафиолетом;

- доноры и реципиент R-плазмид, выращенные в обычной среде и осуществляющие конъюгацию в обычной среде (контроль).

После инкубации смеси были высеяны на среду, содержащую два антибактериальных агента (для селекции трансконъюгантов): один из антибиотиков, к которым устойчив штамм-донор, и налидиксовую кислоту в концентрации 100 мкг/мл. По окончании инкубации количество выросших на чашках колоний трансконъюгантов подсчитывалось по формуле

N = А /В (Lg)

N - частота передачи плазмид

А - количество колоний трансконъюгантов (CFU/ml)

В - количество живых клеток реципиента в конъюгационной смеси (CFU/ml)

Ферментативная активность культур, выросших в питательных средах, содержащих воду, обработанную ультрафиолетом, оценивалась на основе выработки индуцибельного фермента (бета-лактамазы) и конститутивного фермента (гемолизина).

Определение активности бета-лактамазы. Культура штамма Escherichia coli - продуцента бета-лактамазы выращивалась в виде макроколонии на среде с ампициллином в концентрации 60 миллиграмм на миллилитр в течение суток при температуре 37⁰С. По окончании инкубации макроколония стерилизовалась парами хлороформа, и поверхность среды заливалась культурой Escherichia coli. чувствительной к ампициллину. Посев инкубировали в течение суток при температуре 37⁰С. По окончании инкубации активность бета-лактамазы оценивали по диаметру зоны роста чувствительного к ампициллину штамма вокруг макроколонии штамма-продуцента бета-лактамазы.

Определение активности гемолизина. Культура золотистого стафилококка, обладающего гемолитическими свойствами, дозировано наносилась на поверхность 5% кровяного агара, приготовленного на основе воды, обработанной ультрафиолетом. Контроль - кровяной агар, приготовленный на обычной воде. Посев инкубировали в течение суток при температуре 37⁰С. По окончании инкубации активность продукции гемолизина.

Исследование культуральных свойств Saccharomyces cerevisiae осуществлялось следующим образом.

В экспериментах использовали дикий штамм пекарных дрожжей Saccharomyces cerevisiae, используемый 21-м хлебозаводом г. Москвы.

Навеску 0,5 г. сухих дрожжей суспензировали в 10 мл физиологического раствора в течение 5 -10 минут. После этого был проведен посев на питательные среды Сабуро и сусло-агар, приготовленные на дистиллированной воде и воде, подвергнутой ультрафиолетовому воздействию. Чашки с посевами термостатировали при 29⁰С в течение 2 суток.

Параллельно проводили подсчет количества клеток дрожжей в исходной суспензии. Определение количества спор дрожжей в суспензии осуществляли методом подсчета с использованием счетной камеры Горяева.

Результаты исследований выживаемости культур лактобацилл и бифидобактерий в питательных средах, содержащих воду, обработанную ультрафиолетом.

Выживаемость лактобацилл в средах, приготовленных на основе воды, обработанной ультрафиолетом, представлена на таблицах 1-8. Данные, представленные на таблицах свидетельствуют об увеличении количества жизнеспособных колоний лактобацилл при их культивировании в ростовых средах, содержащих воду, обработанную ультрафиолетом, приблизительно в 100 раз. Эта тенденция появилась на первые сутки роста и продолжалась в последующие сутки.

Таблица 1. Выживаемость лактобацилл в ростовых средах, содержащих воду, обработанную ультрафиолетом. Эксперимент l.

Таблица 2. Выживаемость лактобацилл в ростовых средах, содержащих воду, обработанную ультрафиолетом. Эксперимент 2.

Таблица 3. Выживаемость лактобацилл в ростовых средах, содержащих воду, обработанную ультрафиолетом. Эксперимент 3

Таблица 4. Выживаемость лактобацилл в ростовых средах, содержащих воду, обработанную ультрафиолетом. Эксперимент 4.

Таблица 5. Выживаемость лактобацилл в ростовых средах, содержащих воду, обработанную ультрафиолетом, Эксперимент S.

Таблица 6. Выживаемость лактобацилл в ростовых средах, содержащих воду, обработанную ультрафиолетом. Эксперимент 6.

С помощью среды, содержащей воду, обработанную ультрафиолетом, успешно оживляли из лиофильного состояния хранившийся в ампуле в течение 13 лет штамм лактобацилл (Таблица 7)

Таблица 7. Оживление штамма Lactobacillus casei К-25 с помощью ростовых сред, содержащих воду, обработанную ультрафиолетом

Результаты исследований количества живых клеток в колониях лактобацилл и бифидобактерий, выросших в питательных средах, содержащих воду, обработанную ультрафиолетом.

Количество живых клеток в колониях в ростовых средах, содержащих воду, обработанную ультрафиолетом, были крупнее в размере, чем выросшие на обычных средах (таблица 8, 9)

Таблица 8. Количество живых клеток в колониях в ростовых средах, содержащих воду, обработанную ультрафиолетом (КОЕ/мл) (Эксперимент 1) Колонии изолированные со среды МРС, приготовленной на необлученной воде

Таблица 9. Количество живых клеток в колониях в ростовых средах, содержащих воду, обработанную ультрафиолетом (КОЕ)(Эксперимент 2)

Между тем, культуры, выросшие на средах, содержащих воду, обработанную ультрафиолетом, не воспроизводили свои свойства при следующем их пассаже на обычные среды.

Таблица 10. Выживаемость лактобацилл, преинкубированных в ростовых средах, содержащих воду, обработанную ультрафиолетом, в обычных средах.

Аналогичным образом характеризовалась выживаемость бифидобактерий в ростовых средах, содержащих воду, обработанную ультрафиолетом (Таблица 11).

Таблица 11 Характеристика выживаемости бифидобактерий в ростовых средах, содержащих воду, обработанную ультрафиолетом (КОЕ)

Результаты исследований микробного антагонизма в питательных средах, содержащих воду, обработанную ультрафиолетом.

Антагонизм лактобацилл по отношению к кишечным палочкам, синегнойным палочкам и стафилококкам также возрастал при выращивании лактобацилл на средах, приготовленных на основе воды, облученной ультрафиолетом. Различие в активности достоверно в отношении стафилококка и кишечной палочки. В случае синегнойной палочки допустимо говорить лишь о тенденции (Таблица 12).

Таблица 12. Микробный антагонизм лактобацилл, выращенных на средах, приготовленных на основе воды, облученной ультрафиолетом (мм)

Результаты сравнительных исследований ростовых свойств культур лактобацилл в питательных средах, содержащих воду, обработанную ультрафиолетом и потоком нейтронов.

В качестве одного из контролей изучалось влияние воды, обработанной каким-либо иным фактором, на биологические свойства тест-культур. С этой целью обрабатывали воду направленным потоком тепловых нейтронов плотностью 0,2 нейтрона на см² в сек в течение 14 суток. Эго соответствовало параметрам космического излучения, испытываемого биообъектом во время орбитального полета. Результаты исследований представлены на таблице 13.

Таблица 13. Выживаемость лактобацилл в ростовых средах, содержащих воду, обработанную направленным потоком нейтронов

Данные, представленные на таблице, полностью сопоставимы с данными культурального роста лактобацилл в питательных ростовых средах, содержащих воду, обработанную ультрафиолетом. Кроме схожести данных культурального роста, обращал на себя внимание измененный цвет среды МРС - из светло коричневой он стал светло-зеленым. Таким же образом изменяется цвет среды МРС, обработанной ультрафиолетом. Вместе с тем, последующие исследования выявили различие в свойствах колоний лактобацилл, выросших на средах с водой обработанной ультрафиолетом и водой, обработанной нейтронами. Ниже представлены данные о наличии жизнеспособных клеток в колониях, выросших на средах обоих типов (см. таблицу 14).

Таблица 14. Количество живых клеток в колониях в ростовых средах, содержащих воду, обработанную разными способами.

Результаты исследований частоты переноса генетического материала в жидкой питательной среде, приготовленной на основе воды, обработанной ультрафиолетом.

Частота передачи генетического материала между взрослыми клетками кишечной палочки, и целостность этого материала не зависели от условий проведения эксперимента.

Таблица 15. Частота переноса плазмиды pR1 в средах, содержащих воду, обработанную ультрафиолетом

Все выделенные клоны их опытной и контрольной серии сохраняли весь набор фенотипических признаков, контролируемых плазмидой.

Результаты исследований культуральных свойств Saccharomyces cerevisiae.

Были проведены первичные исследования влияния воды, подвергнутой ультрафиолетовому воздействию, на изменения количества жизнеспособных единиц дрожжей Saccharomyces cerevisiae. (таблица 16).

Таблица 16, Исследование культуральных свойств Saccharomyces cerevisiae

Как видно из представленных данных, при первичном посеве суспензии спор дрожжей на среды, приготовленный с использованием воды, подвергнутой ультрафиолетовому воздействию, численность жизнеспособных клеток достоверно больше, чем на стандартных средах. Следовательно, структура воды, подвергнутая ультрафиолетовому воздействию, способствовала выходу из анабиоза достоверно большего числа клеток, хотя и не всех.

Для изучения влияния воды, обработанной ультрафиолетом, на кинетику развития дрожжей согласовано проведение исследований, в которых данная вода используется при первичном суспендировании сухой массы дрожжей параллельно с физиологическим раствором.

Результаты исследования ферментативной активности культур, выросших в питательных средах, содержащих воду, обработанную ультрафиолетом.

Данные, представленные на таблицах, свидетельствуют об отсутствии значимых изменений в ферментативной активности у культур, выращенных на средах, содержащих воду, обработанную ультрафиолетом по сравнению с контролем.

Таблица 17. Ферментативная активность культур, выращенных на средах, содержащих воду, обработанную ультрафиолетом

Проведенные исследования убедительно свидетельствуют о повышении культуральных свойств микроорганизмов, используемых в пищевой биотехнологии при использовании в приготовлении питательных сред воды, обработанной ультрафиолетом. При этом оптимизируются культуральные и ферментативные свойства штаммов. Первые оптимизируются настолько, что значительно повышается вероятность оживления микроорганизмов из лиофилизированных коллекций, срок годности которых истек, появляется возможность быстро и продуктивно включить микроорганизмы из архивированного состояния в производственный процесс, минуя стадии многочисленных пассажей и экономя время. При этом весьма быстро достигается накопление биомассы. Положительным обстоятельством является то, что при отмене воды, обработанной ультрафиолетом, тестируемые объекты не воспроизводят эти свойства, т.е. они, предположительно, не являются следствием изменений тест-объектов (исследуемых микроорганизмов) на генетическом уровне.

При выращивании микроорганизмов оптимизируется микробный антагонизм. Поэтому субстанция, где выращиваются тестируемые объекты, является агрессивной по отношению к внешней колонизации. Это подтверждается результатами длительной экспозиции бактериальных культур, на средах, приготовленных на основе воды, обработанной ультрафиолетом и на контрольных средах (см. таблицу 18). При экспозиции культур на средах, содержаoих воду, обработанную ультрафиолетом, контаминации другими культурами обнаружено не было, в то время, как на контрольных средах пророст отмечался уже на 4-ю неделю.

Таблица 18. Наличие пророста в экспериментальных и контрольных средах при длительной экспозиции с культурами лактобацилл.

Кроме того, обращала на себя стабильность свойств питательных сред, приготовленных на основе воды, обработанной ультрафиолетом, поскольку между экспериментами по выживаемости лактобацилл прошло два месяца, между тем, как разрыв в культуральной активности микроорганизмов, выросших в условиях опыта и контроля, сохранялся без изменений.

Для обработки воды не фильтрованным светом источника ультрафиолетового излучения были созданы и запатентованы устройства водоподготовки Патент на устройство водоподготовки 2003124978 13(026768). .

Для создания аппаратуры использовались данные математических расчетов и экспериментальных работ по квантовой энергетике гидросред биологических организмов полученные в результате фундаментальных исследований специалистов РАН.

На основании этих данных были произведены научно-исследовательские и конструкторские работы по созданию устройств обработки воды не фильтрованным светом источника ультрафиолетового излучения.

В разработанных устройствах, взаимодействие воды и света происходило адекватно соотношению величины энергии и массы материи в гидросредах биологических организмов, где она составляет 250 кал/моль.

Энергетический порог деградации биологической материи, в этом случае, ниже уровня энергии воздействия применяемой мощности на воду, которая в свою очередь, была ниже энергетического порога диссоциации воды.

Уникальность данных устройств состоит в том, что на них можно производить, как лабораторные работы, так и производственный процесс при пассировании новых колоний дрожжевых грибов. Это бывает необходимо при восстановлении жизненной активности биологических организмов дрожжей при утрате ими надлежащей продуктивности после десяти и более циклов при производстве пива, пекарных дрожжей.

С применением устройств этого типа в ИМБП РАН были достигнуты показатели в росте дрожжевых культур и молочнокислых бактерий более чем в сто раз, что может обеспечить процесс непрерывной подготовки закваски на производстве.

Регистрацию изменений при водоподготовке проводилась следующим образом.

Обработка воды, как в проточном, так и в статическом состоянии среды, сопровождалось исследованием действия светового потока ламп: ДТР-400; ДРЛ-400; ДРЛ-250; ДКсТ-10 000; ДКсТ-20 000 на увеличение внутренней энергии жидкости.

Замеры производились в соответствии с классическим подходом измерения внутренней энергии жидкости по натяжению плёнки свободной поверхности.

При полном смачивании и = 0, при полном несмачивании и = 180°.

Рис. 4. Краевые углы смачивающей (1) и несмачивающей (2) жидкостей.

Принимая во внимание наличие изначальных переменных параметров в воде, регистрация сил поверхностного натяжения производилась с периодичностью в 12 минут путём опускания стеклянного капилляра в пробу воды, изъятую из камеры обработки.

Рис. 5.

Результаты измерений показывали справедливость теоретических построений модели для гидросред биологических автоколебательных систем, что демонстрировалось выводами НИИ СХ «Юго-Восток»; НИИ хлебопекарной промышленности; ГНЦ ИМБП РАН и практическим применением на производстве хлеба ОАО «Хлебокомбинат» Саратова.

Научное и практическое использование открытия в области приготовления питательных промышленных сред подтверждено патентом Решение о выдаче патента на приготовление питательных сред для культивирование бифидобактерий и лактобацилл №2003124978 13(026768) и, после ряда работ проведенных совместно с ГосНИИХП Заключение об исследовании технологических свойств воды при производстве хлебобулочных изделий ГОСНИИХП. регламентирующим документом «Технологическая инструкция по применению в хлебопекарной отрасли технологи подготовки питьевой воды стерилизацией ультрафиолетовым излучением». ГОСНИИЖП 2004 год. о необходимости применения в хлебопекарной промышленности технологий созданных на базе открытия.

Практические результаты работ и возможности их применения в хлебопекарном производстве г. Москвы были доложены Доклад на совещании представителей структурных подразделений правительства Москвы и разработчиков оборудования обеспечения биологической безопасности продовольствия. 26 августа 2003 года. на совещании в Правительстве Москвы где было вынесено решение о несомненном интересе и продвижении их на потребительских рынках Москвы, городов-партнеров как в России так и за рубежом Протокол совещания представителей структурных подразделений правительства Москвы и разработчиков оборудования обеспечения биологической безопасности продовольствия. 26 августа 2003 года..

По факту научной оценки представленной информации была предложена публикация в зарубежном издании Предложена публикация в издании Journal of Medical Safety..

Вклад открытия в науку может характеризоваться:

- изменением сложившиеся научным представлением в области жизнедеятельности микроорганизмов в условиях среды обитания с увеличенной внутренней энергией (населенные космические объекты, биогенные характеристики планеты Земля);

- возможностью объяснения научных фактов и экспериментальных данных, которые были нами получены и не находили ранее своего научного объяснения;

- открытие является основой для новых направлений в науке и технике.

Практическая значимость открытия состоит в том, что его результаты могут быть использованы и используются:

- в производстве кисломолочных продуктов для восстановления промышленных штаммов микроорганизмов из лиофилизированного состояния, приготовления заквасок, приготовления кисломолочных продуктов;

- хлебопекарном производстве для восстановления промышленных штаммов микроорганизмов из лиофилизированного состояния, приготовления заквасок, приготовления теста.

- приготовлении пивных дрожжей для восстановления промышленных штаммов микроорганизмов из лиофилизированного состояния, приготовления пивных дрожжей, приготовления пива.

- в приготовлении инокулюма для биодеградации пищевых и физиологических отходов для восстановления штаммов и ассоциаций микроорганизмов из лиофилизированного состояния, приготовления инокулюма, ферментации

- приготовлении колоний почвенных бактерий для восстановления промышленных штаммов микроорганизмов из лиофилизированного состояния, приготовления инокулюма.

Опыты с трансляцией сигнала

В завершение предварительных исследований были получены удостоверяющие результаты по трансляции сигнала о свойствах жизнедеятельности регистрируемых с аппаратуры ИМЕДИС от одной биологической системы для тождественной биологической системы в режиме on line Отчет об исследовании возможности энергоинформационного переноса ... роста лактобацилл 18.05 - 04.06.2004.^, Отчет об исследованиях методом биомагнитного резонанса культуральных свойств лактобацилл 2004. Ильин В.А.

«… культуральный рост во флаконах, которые подвергались воздействию сигнала со среды, содержащей факторы, оптимизирующие 6актериальный рост, был по интенсивности подобен росту в последней и отличался от интенсивности роста в обычной контрольной среде».

«…Аппарат для адаптивной 6иорезонансной терапии «ИМЕДИС-БРТ» позволяет осуществлять передачу энергоинформационных сигналов о культуральном росте лактобацилл на «активированной среде» к лактобациллам, растущим на «не активированной среде», и их рост становится идентичным росту на «активированной среде» по сравнению с ростом в случае контроля.

Аппарат, при доработке, способен передавать энергоинформационные сигналы не только проводной, но и другими способами связи и с отсрочкой во времени и промежуточным хранением информации на выбранных носителях…»

Выводы

В настоящее время общество и государство располагает научно-производственным потенциалом позволяющим обеспечить неразрывность в преемственности свойств биологических систем при формировании человеческой личности.

Применение Электронно-биологических систем контроля и осуществления математического прогнозирования позволит обеспечить социально-правовыми качествами причинно-следственную правовую связь государства и гражданина для соблюдении неразрывности в цепи действий при достижении программируемой цели.

Для пилотного исполнения поставленной задачи был разработан Генеральный Проект: «Человек, Город, Гармония» Генеральный Проект Человек, Город, Гармония, который прошел экспертизу в РАН Заключение ИПУ РАН на проект "Человек, Город, Гармония".

Экология Мегаполисов (в свете матрицирования свойств окружающей среды биологическими объектами)

Проект заключается в комплексе мероприятий использования возможностей и особенностей мегаполиса для обеспечения программируемых условий развития человеческой личности человека в процессе жизнедеятельности.

Тезис 1.

Алгоритм дискретизации: от единого целого Рассматривается вопрос соотношения солнечной системы к макроструктурам Галактики и микроструктурам - человеческой личности. к каждому отдельному человеку.

Логика последовательности - в преемственности:

a. свойства Солнечной системы и планеты Земля зависят от дальнего космоса и являются матричной основой, «окружающей средой», формирующей групповые и индивидуальные свойства биологических организмов и систем, отражающих «свою» часть от свойств окружающей среды;

b. любые объекты биологического, органического и минерального происхождения, в пределах среды обитания человека, имеют тождественный набор атомно-молекулярных ассоциаций проявляющих тождественные свойства и обеспечивают взаимообразный обмен вещества и энергии;

c. все биологические системы неизбежно эволюционируют в своих свойствах и стремятся сохранить свою жизнь путем отражения свойств изменяющейся окружающей среды, используя энергию и вещество элементов окружающей среды.

Тезис 2

Алгоритм обобществления: всякий человек, имея разные органы и системы, объединяет Данный процесс принимает в множество, с «единим знаменателем», так же все, в том числе и полевые структуры, образующие симбиоз. их в единый организм, объединяясь, сам с определенными свойствами окружающей среды.

Закон преемственности - обратная сторона дискретности.

a. человеческое познание в наблюдении и измерении звездных структур Вселенной и мира атомов и биологической материи достигло фундаментальных слоев мироздания;

b. способность науки, с помощью электронно-технических средств, в оперативном взаимодействии с объектами наблюдения достигло, во многих областях, теоретических пределов;

c. информации о любых объектах может быть представлена для математического рассмотрения на предмет прогнозирования результатов их взаимодействия с объектами окружающей среды.

Тезис 3

Алгоритм цивилизации: информация Собственно знания о результатах взаимодействия. о свойствах окружающей среды бесконечна, и только тогда приобретает ценность, когда помогает в решении проблем стоящих перед обществом.

Человек отличается от животного только степенью осознания свойств окружающей среды, все остальное животные могут делать так же, как люди или лучше.

a. несмотря на наличие полноценной информации в общей сфере интересов мировой науки, представленной фундаментальными разными школами, существует весьма значительный социальный разрыв, в том числе, в высокоразвитых странах, до прикладного использования этих знаний;

b. в мировом сообществе существует необоснованная разница в имущественном положении, которая удерживается принудительно, и это неизбежно приводит значительную часть людей, во всех слоях общества к деградации, в т.ч. и генетической;

c. несмотря на, в общем-то, высокий уровень развития цивилизации, в современном обществе практически не существуют специалисты способные соединить в единое целое все отрасли науки о едином целом, что снижает уровень применимости Знания.

Размещено на Allbest.ru