ИССЛЕДОВАНИЕ МУТАГЕННОГО ДЕЙСТВИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ СОТОВЫХ ТЕЛЕФОНОВ НА ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫ
Мобильная связь стала неотъемлемой частью нашей жизни. Сотовый телефон используется регулярно почти каждым человеком ввиду его необходимости в быту. Но не все знают, что это источник ультравысокочастотного излучения (УВЧ-излучения). УВЧ-излучение может являться не только причиной нарушения функций органов, но и вызывать генетические изменения в клетках — мутации [3; 4; 6; 7]. Мутации соматических клеток могут стать причиной онкологических, аутоагрессивных заболеваний, аллергий, преждевременного старения и т. д. Мутации в половых клетках передаются последующему поколению. Следствием этого могут быть различные наследственные заболевания, врожденные пороки развития. Накапливаясь и умножаясь, такие вредные мутации могут привести вид к вырождению и вымиранию [5]. Генный аппарат устроен сходным образом у всех эукариот, излучение может влиять на наследственность разных видов организмов от бактерий до человека сходным образом [6]. Поскольку УВЧ-излучение является одним из широко распространенных антропогенных загрязнений окружающей среды, его изучению посвящено достаточно много работ. Это одна из актуальных тем на стыке генетики и экологии. Однако результаты исследований получены противоречивые [4; 8]. Одной из причин этого является то, что исследования проводятся на разных объектах, регистрируются разные типы изменений. Поэтому необходимо проведение дополнительных исследований, и в особенности генетических [8]. Дело в том, что мутагены могут быть универсальными, т. е. вызывать генетические нарушения у всех организмов от вируса до человека, или специфическими — вызывать мутации только у определенных видов. Поэтому специфические мутагены могут быть не выявлены. Чтобы выяснить к какому типу относится УВЧ, необходимо изучить его действие на разные виды, особенно далеко отстоящие на эволюционной лестнице. Эффект УВЧ может быть различным при действии на соматические и половые клетки. Чтобы это выяснить, необходимо сравнить действие излучения на эти клетки.
В связи с вышесказанным целью данной работы является оценка мутагенного влияния сотового телефона на растительные и животные организмы. Для этого были поставлены следующие задачи:
· исследовать влияние активного излучения мобильного телефона на растительные клетки — корневую меристему лука Allium cepa L.;
· исследовать влияние активного излучения мобильного телефона на половые клетки плодовой мушки Drosophila melanogaster;
· сравнить мутагенное действие излучения сотового телефона на растительные и животные организмы.
Материалы и методы.
В качестве источника УВЧ-излучения был выбран мобильный телефон Sony Ericsson K550i Cyber shot . Фотоматериалы в ходе данных экспериментов были получены с использованием цифрового фотоаппарата Fujifilm FinePix J30.
Allium cepa L . как тест-объект. Для оценки мутагенного действия излучения телефона использовались два теста: метод учета хромосомных аберраций (ХА) и микроядер (МЯ) в меристеме Allium cepa ( Allium - test ) и метод учета доминантных летальных мутаций (ДЛМ) у Drosophila melanogaster. Использование этих двух тестов позволяет регистрировать широкий круг генетических нарушений: генные, хромосомные и геномные мутации, мутации как в соматических, так и в половых клетках, мутации в растительном и животном организмах. Allium - test позволяет регистрировать хромосомные мутации в виде фрагментов и мостов, которые являются следствием грубых ХА типа делеций и транслокаций (рис. 1а, б), и МЯ, которые связаны с изменением поведения хромосом на веретене деления (рис. 2). Использовалась стандартная методика Allium - test в модификации В.Н. Калаева [3] и Д.С. Песни [4]. Модификация заключается в том, что для анализа генетических повреждений использовались одновременно микроядерный тест и ана-телофазный анализ, т. е. на одном препарате одновременно можно выявлять ХА, отставания хромосом и МЯ. Одновременное использование двух тестов на одном препарате позволяет анализировать всю совокупность клеток, следовательно, повышает разрешающую способность каждого метода и дает более достоверные результаты [3; 4].
Ана-телофазный метод учета хромосомных аберраций. Частота генетических повреждений определялась как отношение суммы мутантных клеток с мостами, фрагментами и отставаниями хромосом (отс.) в опытном варианте к общему количеству ана- и телофаз, выраженное в процентах:
Микроядерный тест . В микроядерном тесте ведется идентификация и учет микроядер в интерфазных клетках к общей сумме интерфаз на препарате, выраженное в процентах:
Микроядра состоят главным образом из ацентрических фрагментов (рис. 2а), но могут быть образованы и целой хромосомой (рис. 2б), в результате нерасхождения, вызванного дефектом веретена деления. Также микроядра могут образовываться в результате деструкции интерфазного хроматина, то есть еще до деления клеток (рис. 2в). Необходимость в применении микроядерного теста обусловлена тем, что мутации, индуцированные в конкретный момент времени в делящихся клетках (в митозе), затем перейдут в интерфазы и поэтому не будут обнаружены ана-телофазным методом. Таким образом, микроядерный тест позволяет расширить диапазон изучаемых клеток, что делает метод еще более оперативным и экономичным [3; 4].
а) б) в
Рисунок 1. Микропрепараты клеток лука с мутациями (окр. ацеторсеин; ув. 12,5×40): а-мост и фрагмент; б-тройной фрагмент; в-отставание
а) б) в)
Рисунок 2. Микропрепараты клеток лука с мутациями (окр. ацеторсеин; ув. 12,5×40): а, б-микроядра; в-деструкция интерфазного хромат
Drosophila melanogaster как тест - объект . Drosophila melanogaster — классический объект изучения генетики. Около 75 % генов, ответственных за болезни у человека, обнаруживают гомологию в геноме дрозофилы. Стоит также отметить, что опыты на данном модельном объекте коррелируют с данными, полученными на млекопитающих [2].
Метод учета частоты доминантных летальных мутаций (ДЛМ). ДЛМ — мутации, приводящие к гибели развивающегося организма до выхода из яйца. Для постановки опыта использовалась линия дрозофилы дикого типа D-32, полученная на кафедре генетики МГУ им. Ломоносова. Метод учета частоты ДЛМ — один из самых простых и экономичных методов выявления мутагенного эффекта, как индивидуальных загрязнителей, так и суммарной мутагенной активности (СМА) окружающей среды. Доминантные летальные мутации, которые индуцируются мутациями в сперматозоидах, приводят к гибели зигот ы или развивающегося эмбриона в результате хромосомных аберраций, или блокирования репликации ДНК [6]. ПЭЛ (поздние эмбриональные летали) и РЭЛ (ранние эмбриональные летали) — это два класса ДЛМ, которые определяются визуально. Яйца с ПЭЛ коричневого, палевого или желтого цвета (рис. 3г), а с РЭЛ — белого цвета, и внутри них видны остановившиеся этапы сегрегации эмбриона – белые непрозрачные уплотнени я (рис. 3в) . Подсчет ведется на стадии яйца, т. е. считается количество развившихся из яиц личинок (рис. 3а) (по оболочкам от яиц (рис. 3б)) и количество неразвившихся яиц. Также при воздействии на мух мутагенами имеется определенная вероятность откладки неоплодотворенных яиц (физиологические повреждения сперматозоидов или снижение половой активности самцов) (рис. 3в). Частота ДЛМ в процентах определялась по формуле:
где частота ДЛМ (%) определялась как отношение общего числа отложенных яиц ( ) к числу яиц с ПЭЛ и РЭЛ ( ).
Рисунок 3. Drosophila melanogaster D 32 (ув. 8×5×1,5): а-вылупившаяся личинка; б-пустая оболочка яйца, из которого вылупилась личинка; в-невылупившиеся яйца: слева неоплодотворённое, справа РЭЛ; г-ПЭЛ
Методика оценки уровня мутагенного эффекта. Для сравнения степени мутагенного эффекта, полученного в разных тестах, нами использован такой показатель как ВМЭ (выраженности мутагенного эффекта) [5]. ВМЭ определялась в Allium - test и в тесте ДЛМ у Drosophila melanogaster как кратность превышения процента индуцированных мутаций над контрольным значением. Для удобства восприятия цифровых данных баллы ВМЭ ранжированы по уровню мутагенного эффекта (табл. 1) [5].