Интенсивное использование электромагнитной и электрической энергии в современном информационном обществе привело к тому, что в последнее время возник и сформировался новый значимый фактор загрязнения окружающей среды – электромагнитный [4]. К его появлению привело развитие современных технологий передачи информации и энергии, дистанционного контроля и наблюдения, некоторых видов транспорта, а также развитие ряда технологических процессов. Новые промышленные технологии привели к созданию и повсеместному распространению источников электромагнитного излучения. Применение радиотехнических приборов и систем, новых технологических процессов приводит к излучению электромагнитной энергии в окружающую среду. В основном повышение уровня ЭМИ связано с ускоряющими темпами развития средств связи и информатизации, без которых дальнейший научно-технический прогресс стал невозможен. Технологическое развитие информационного общества привело к тому, что в условиях постоянного воздействия ЭМП находится значительная часть экосистем, особенно в условиях городов, на прилегающих к городам территориях, а также локально в практически не заселенных условиях.
В настоящее время мировой общественностью признано, что электромагнитное поле искусственного происхождения является важным значимым экологическим фактором с высокой биологической активностью [5]. Из литературных данных известно, что экстремальные и необычные для вида факторы внешней среды вызывают в соматических клетках организма ненаследственные изменения – морфозы, которые рассматривают как «уродства», не свойственные виду в норме [1]. Многие исследователи использовали дрозофилу как тест систему и получали морфозы. Так, при облучении, например рентгеновскими или ультрафиолетовыми лучами личинок или куколок дрозофил, а также, при воздействии предельно переносимой температурой на них, удается получать до 100 % особей с однотипными морфозами, имитирующими мутантные признаки. Например растопыренные крылья, вырезку в различных частях крыла, которые являются следствием гибели части клеток имагинальных дисков крыла в результате облучения. Эти вырезки, не характерные для имаго в норме, сохраняются в течение всей жизни имаго, но не наследуются [3]. Характер разнообразных морфозов, наблюдаемый у развивающихся мух, зависит от воздействующего фактора и его интенсивности, а также от стадии развития организма. Подобные изменения можно вызывать и при воздействии другими агентами, в частности химическими веществами, изменением режима питания личинок. Б.М. Медников в работе «Дарвинизм в XX веке» описывает морфозы, полученные И.А. Рапопортом на дрозофил при добавлении некоторых химических веществ в корм. При добавлении в корм дрозофил любой соли серебра (это доказывает, что индуктор – именно ион серебра), мухи оказываются желтотелыми, а ион бора имитирует мутацию безглазости, т.е. морфозы специфичны по отношению к факторам воздействия [3]. Б.М. Медников также провел эксперимент с дрозофилой, но в качестве фактора воздействия использовал антибиотик актиномицин, который, как известно, присоединяется к молекуле ДНК и тормозит синтез РНК. Вылетевшие из куколок мухи были с самыми разнообразными изменениями: бескрылыми, укороченными или скрюченными крыльями, гигантские и миниатюрные, с коротким телом и другие.
В доступной литературе мы не встретили данных, которые свидетельствовали бы об изменении морфологических признаков у дрозофил при облучении их переменным магнитным полем. Поэтому целью нашего исследования было – изучить влияние переменного магнитного поля разной частоты на морфологические признаки Drosophila melanogaster, при этом установить их генотипическую чувствительность к данному фактору.
Материал и метод исследования
В качестве объекта исследований были выбраны линии дрозофил, содержащихся на кафедре генетики, селекции и семеноводства:
- Bar, (B) полосковидные глаза, гомозиготы жизнеспособны. Дупликация.
- Canton-S, (C-S) дикий тип.
- Cinnabar, (Cn) киноварноглазный, цвет глаз яркий, шарлаховый, глазки бесцветны.
- Ebony, (E) черный цвет тела.
- Меллер-5, (М-5) полосковидные глаза.
- White apricot, (Wа) абрикосового цвета глаза.
- Vestigial, (Vg) зачаточнокрылый, крылья и жужжальца зачаточные.
- White, (W) белоглазый, глаза белые, глазки, мальпигиевы сосуды и семенники бесцветны.
- Yellow, (Y) желтый цвет тела, ротовой аппарат личинки коричневый [2].
Для изучения влияния переменного магнитного поля на морфологические признаки линий дрозофил, мы все перечисленные линии подвергли облучению. Источником переменных магнитных полей (ПеМП) для наших опытов служила катушка индуктивности, представляющая собой полый цилиндр диаметром 75 мм и высотой 520 мм. Обмотка на катушке состояла из двух слоев, каждый слой состоял из 85 витков. Сечение провода равно 1,3 мм. Для генерации переменных полей различных частот и напряженностей служила звуковая карта (ESS ES688 Audio Drive) на базе компьютера «Pentium IV». Сигнал на выходе компьютера усиливался при помощи усилителя «Электрон -104 –стерео» и подавался на катушку. Напряжение тока, подаваемого на катушку, измерялось при помощи вольтметра В3-43. Диапазон измерения напряжения: 300 мкВ–300 В. Спектр частот 8000, 15000, 20000 Гц. Частоту и форму тока измеряли при помощи полупроводникового двухлучевого осциллографа С1-69.
Общая продолжительность экспозиции магнитным полем составила 72 часа. Повторность каждого варианта опыта пятикратная. В каждую пробирку помещали по 2 самки и 3 самца. Контролем служили эти же линии, не подвергавшиеся воздействию ПеМП.
Результаты исследования и их обсуждение
В проведенном контрольном варианте и при облучении ПеМП частотой 8000 Гц не наблюдали никаких морфологических изменений у исследуемых линий дрозофил. При применении ПеМП частотой 15000 Гц уже в некоторых экспериментальных линиях наблюдаются изменения крыльев мух, такие как сморщенные, оттопыренные, загнутые и длинные крылья. Например у линии W наблюдается сморщенность крыльев, у К-С только загнутость, у Y и Bar сморщенные и оттопыренные, у Vg только длинные крылья, а у Wa только оттопыренные. Без фенотипических изменений остались линии E и Cn.
Из данных таблицы видно, что наиболее чувствительной к переменному магнитному полю при частоте 15000 Гц оказалась линия М-5, где процент наблюдаемых изменений составил 7,14. Более устойчивыми оказались линии Е и Сn, где не наблюдали никаких морфологических изменений. В данном опытном варианте количество морфологических изменений было различным и зависело от генотипа линий (см. таблицу).
При увеличении частоты ПеМП в 20000 Гц возрастает количество мух с морфологическими изменениями, а также наблюдаются и новые изменения крыла как длинные и закрученные, а также крылья неодинаковой длины, которые встречались у линии Vg. Также у линий Е и Сn, где до сих пор не наблюдали никаких изменений, появились мухи со сморщенными и оттопыренными крыльями, процент наблюдаемых изменений которых было 4,1 и 3,21 % соответственно. У линии К-С помимо загнутых крыльев наблюдали еще и оттопыренные и сморщенные крылья. Наибольший процент наблюдаемых изменений при облучении ПеМП частотой 20000 Гц пришелся на М-5 – 13,48 %, как и в опыте, где частота воздействия составляла 15000 Гц. Более устойчивой на облучение оказалась линия W, где процент наблюдаемых изменений был самым низким как при частоте ПеМП 15000 Гц, так и при увеличении частоты воздействия на 20000 Гц.
Морфозы, наблюдаемые у Drosophila melanogaster при облучении переменным магнитным полем разной частоты в условиях опыта
|
Линии |
Используемые частоты |
Количество вылетивших мух |
Наблюдаемые морфозы |
Всего мух с морфозами |
Процент морфологических изменений |
|
W |
15000 Гц |
1150 |
Сморщенные крылья |
6 |
0,52 |
|
20000 Гц |
975 |
Сморщенные и оттопыренные крылья |
14 |
1,43 |
|
|
K-C |
15000 Гц |
1090 |
Загнутые крылья |
9 |
0,82 |
|
20000 Гц |
965 |
Загнутые, сморщенные, оттопыренные крылья |
96 |
9,94 |
|
|
E |
15000 Гц |
1020 |
- |
- |
- |
|
20000 Гц |
750 |
Сморщенные и оттопыренные крылья |
31 |
4,1 |
|
|
Y |
15000 Гц |
1080 |
Сморщенные и оттопыренные крылья |
20 |
1,85 |
|
20000 Гц |
955 |
Сморщенные и оттопыренные крылья |
32 |
3,35 |
|
|
Bar |
15000 Гц |
1070 |
Сморщенные и оттопыренные крылья |
12 |
1,12 |
|
20000 Гц |
960 |
Сморщенные и оттопыренные крылья |
32 |
3,34 |
|
|
M-5 |
15000 Гц |
560 |
Сморщенные и оттопыренные крылья |
25 |
7,14 |
|
20000 Гц |
430 |
Сморщенные и оттопыренные крылья |
58 |
13,48 |
|
|
Cn |
15000 Гц |
970 |
- |
- |
- |
|
20000 Гц |
715 |
Сморщенные и оттопыренные крылья |
23 |
3,21 |
|
|
Wa |
15000Гц |
930 |
Оттопыренные крылья |
5 |
0,53 |
|
20000Гц |
680 |
Сморщенные и оттопыренные крылья |
20 |
2,94 |
|
|
Vg |
15000 Гц |
1060 |
Длинные крылья |
27 |
2,54 |
|
20000 Гц |
915 |
Длинные крылья, закрученные крылья, 1 крыло длиннее другого |
45 |
4,91 |
Таким образом, следует отметить, что ПеМП оказывает дифференцирующее влияние на морфологические признаки, качество и число которых зависит от генотипических свойств включенных в эксперимент линий дрозофил. С увеличением частоты ПеМП увеличивается количество мух с изменениями и появляются новые морфозы. Наиболее чувствительной к ПеМП оказалась линия М-5, где отмечен высокий процент морфологических изменений.
Рецензенты:
Гетоков О.О., д.б.н., профессор кафедры зоотехнии Кабардино-Балкарского государственного аграрного университета им. В.М. Кокова, г. Нальчик;
Слонов Л.Х., д.б.н., профессор кафедры ботаники Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х.М. Бербекова, г. Нальчик.
Работа поступила в редакцию 30.10.2013.