Проблемы токсикогенетического контроля состояния проточных водоемов

В настоящее время в результате антро­погенного загрязнения в окружающей среде накоплено большое количество поллютантов. Среди них особую опасность представляют мутагены. Мутагены - факторы физической, химической и биологической природы, спо­собные вызывать нарушения в генетическом аппарате живых организмов. Мутагенное за­грязнение окружающей среды в настоящее время является одной из причин увеличения частоты наследственных болезней, онколо­гических заболеваний, врожденных пороков развития, аллергии, снижения иммунитета и ряда других патологий [4; 13].

Мутагенное действие фактора не огра­ничивается поражением организма, подверг­шегося воздействию, как, например, при ток­сическом воздействии. Мутации в половых клетках передаются потомству и, накаплива­ясь и размножаясь, увеличивают «генетиче­ский груз», т. е. совокупность вредных мута­ций популяции. Следствием может быть вы­рождение и вымирание вида [12].

В связи с этим в генетике возник новый быстро развивающийся раздел «генетическая токсикология», задача которого - изучение воздействия факторов окружающей среды на генетический аппарат человека [3].

Наиболее важным является изучение генотоксической ситуации в природных во­доемах, т. к. воду используют все организмы и потребляют в количествах больших, чем какого-либо другого вещества [6].

Исследования в этой области широко ве­дутся во всем мире. Однако в настоящее вре­мя нет единой научно обоснованной методо­логии исследования воды природных водое­мов на мутагенность [1]. Поэтому результаты противоречивы, данные, полученные разны­ми авторами даже на одном участке водоема, различаются от «генетической опасности» до «генетической безопасности» [6].

Такие противоречия могут быть обуслов­лены отсутствием единых требований к хра­нению и подготовке проб к тестированию.

При длительном хранении проб воды их генотоксический эффект значительно снижается. Для избежания ошибки воду следует тестировать сразу после отбора проб или хранить в замороженном состоянии непродолжительное время. При неправильном и длительном хранении мутагенный эффект будет модифицироваться, что приведет к неправильной характеристике токсикогенетической ситуации [4; 6; 10]. В зависимости от задач и условий эксперимента анализируется или нативная или концентрированная вода. Концентрирование проб производится в случае, если содержание мутагенных соединений в нативной воде слишком мало [4; 5; 6].

Нами проведен сравнительный анализ ряда широко применяемых методов подготовки воды для оценки мутагенного действия: фильтрация с помощью бактериальных фильтров, экстракция эфиром, выпаривание, вакуумная перегонка с целью получения различных фракций, использование ионообменных смол [5]. Мутагенное действие каждой пробы регистрировалось в нескольких тестах: учет ревертантов у гистидин- зависимых штаммов Salmonella thyphimurium (штаммы ТА 1535, ТА 1538, ТА98 и ТА 100), учет частоты доминантных летальных мутаций (ДЛМ) и рецессивных сцепленных с полом летальных мутаций (РСПЛМ) у Drosophyla melanogaster, видимых мутаций (ВМ) у Chlorella vulgaris, хромосомных аберраций (ХА) у Allium cepa [6].

Полученные данные показывают, что при определении мутагенной активности одной и той же пробы с использованием одних и тех же тестов, но при применении разных методов подготовки можно получить сильно различающиеся результаты: от сильного мутагенного эффекта до полного его отсутствия. При этом ни один из используемых методов подготовки не позволяет полностью сохранить содержащиеся в пробе химические соединения.

Понятно, что если подготовка проб ведется разными методами, то сопоставление результатов, полученных разными исследователями, затруднительно.

Другой причиной противоречия могут быть различия в методе исследования. При выборе методов исследования необходимо учитывать следующие требования, предъявляемые к токсикогенетическим тестам:

  • высокая чувствительность, чтобы не пропустить потенциальный мутаген, не дать ложноотрицательного ответа;

  • специфичность, чтобы регистрировать только истинные мутагены, т. е. не дать ложноположительного ответа;

  • способность выявлять все типы мутаций;

  • возможностьвыявлять прямые мутагены и промутагены (соединения генетически безопасные, но приобретающие мутагенную активность в процессе метаболизма);

  • возможность выявлять как универсальныемутагены,такиспецифические мутагены, активные в ограниченном наборе тест-объектов;

  • экономичность, быстрота выполнения, доступность [7].

В настоящее время существует более 200 краткосрочных тестов, регистрирующих генотоксиканты [7; 11]. Однако ни один из этих тестов не отвечает вышеперечисленным требованиям.

Поэтому ложноотрицательный ответ мо­жет быть получен за счет видоспецифичности мутагена. Например, мутаген, вызывающий ХА у Allium cepa, может быть не выявлен в лимфоцитах человека.

Неверное заключение может быть сде­лано за счет того, что фактор вызывает му­тации, которые не регистрируются данным методом. Так, например, если мутаген ин­дуцирует хромосомные аберрации у Allium cepa, он может не вызывать генные мутации у гистидин-зависимых штаммов Salmonella thyphimurium. Таким образом, заключение о генетической опасности фактора в этих двух тестах может быть противоречивым [7; 8; 11].

Ложноотрицательный результат может быть получен, если изучаемый фактор явля­ется промутагеном. Поэтому, чтобы быть уве­ренным в безопасности исследуемого мутаге­на, необходимо протестировать продукты его распада в организме, что сильно увеличивает объем работы.

Таким образом, генотоксическая ситуа­ция в одном и том же водоеме, но оцененная разными методами может не совпадать.

Для того чтобы снизить вероятность ложноотрицательных результатов, исследо­ватели используют системы, включающие несколько методов. Это позволяет в значи­тельной мере избежать перечисленных выше опасностей. Сочетание тестов подбирается в зависимости от задачи исследования, усло­вий и возможностей лаборатории, изучаемо­го фактора и т. д.

Поскольку в лаборатории генетики ЯрГУ им. П.Г. Демидова уже в течение 30 лет ве­дется изучение мутагенного загрязнения во­доемов, проведена сравнительная оценка воз­можности использования именно для этих целей различных токсикогенетических те­стов: частота обратных мутаций у гистидин- зависимых штаммов Salmonella thyphimurium, частота ХА в лимфоцитах периферической крови и фибробластах человека, частота ДЛМ и РСПЛМ у Drosophila melanogaster, частота ХА в растительной меристеме, часто­та аномальных споруляций и ВМ у Chlorella vulgaris, частота ХА в роговице Mus musculus и различных видов рыб [7; 8; 9].

В результате для оценки мутагенного загрязнения воды и донных отложений при­родных водоемов нами разработана система из двух тестов: теста учета ДЛМ у Drosophila melanogaster [2, 5] и ХА в меристеме Allium cepa [14; 15; 16; 17].

Предлагаемая нами система позволяет снизить к минимуму как ложноположитель- ные, так и ложноотрицательные результаты оценки мутагенного потенциала природной воды по следующим причинам.

Включение Drosophila melanogaster как тест-объекта позволяет регистрировать ген­ные, хромосомные и геномные (анеуплоидия) мутации и выявлять как прямые мутагены, так и промутагены, приобретающие мута­генную активность в процессе метаболизма в животном организме.

Тест с использованием Allium cepa по­зволяет регистрировать ХА, индуцированные как прямыми мутагенами, так и промутагена- ми, активирующимися в растительном орга­низме.

Таким образом, предложенная система позволяет регистрировать широкий спектр генетических нарушений:

  • генные, хромосомные и геномные му­тации;

  • мутации как в соматических, так и в по­ловых клетках;

  • выявлять промутагены, приобретаю­щие генетическую активность в результате метаболической активации в растительных организмах;

  • выявлять промутагены, приобретаю­щие генетическую активность в результате метаболической активации в животных орга­низмах.

Вместе с тем эта система является крат­косрочной, простой в постановке и экономич­ной.

Особенно следует отметить, что сравне­ние результатов, полученных в разных тестах, не только регистрирует наличие или отсут­ствие мутагенного эффекта, но и позволяет судить о количестве и спектре генотоксикан- тов на различных участках реки.

Таким образом, нами предложена систе­ма мониторинга за генитоксическим состоя­нием проточных водоемов.

Полученные данные могут быть исполь­зованы:

- для определения сложившейся экологи­ческой ситуации в водоеме;

Библиографический список

  • токсикогенетической характеристики природных сред;

  • определения опасности дополнитель­ного введения генотоксических загрязните­лей в определенный регион;

  • определения масштабов природоохран­ных мероприятий.

С использованием этой системы нами проведено изучение генотоксического загряз­нения и составлена карта-схема его простран­ственного распределения для Горьковского и Чебоксарского водохранилищ.

 

 

    1. Жмур Н.С. Токсикологический мониторинг источников загрязнения водных объектов // Токсико­логический вестник. 1999. № 3. С. 7-13.

    2. Изюмов Ю.Г., Литвинова Е.М., Шварцман П.Я. Реализация повреждений, индуцированных эти- ленимином на разных стадиях сперматогенеза, при хранении спермы в семяприемниках интакт- ных самок // Химический мутагенез: Сб. Науч. трудов. Л.: Изд-во ЛГПИ им. А.И. Герцена, 1974. С.64-70

    3. Инге-Вечтомов С.Г. Экологическая генетика и теория эволюции // Информационный вестник ВО- ГиС. 2009. Т. 13. С. 362-372

    4. Лекявичус Р.К. Химический мутагенез и загрязнение окружающей среды. Вильнюс: Мокалас, 1983.223 с.

    5. Методические указания по экспериментальной оценке суммарной мутагенной активности загряз­нений воздуха и воды. М.: М-во здравоохранения, 1990. 25 с.

    6. Прохорова И.М. Некоторые проблемы токико-генетического контроля за водной средой // Оценка суммарной генетической активности природных и сточных вод. Деп. в ВИНИТИ 24.03.86. № 3297- в86.С. 9-12

    7. Прохорова И.М. Оценка генотоксичности регуляторов роста растений // Экологические аспекты регуляции роста и продуктивности растений. Ярославль, 1991. С. 325-337.

    8. Прохорова И.М., Ковалева М.И. Генотоксический мониторинг экологического состояния верхней Волги // Научные аспекты экологических проблем России. М.: Наука, 2002. С. 355-362.

    9. Прохорова И.М., Фомичева А. Н., Ковалева М.И. и др. Пространственная и временная динамика мутагенной активности воды оз. Неро // Биология внутренних вод. 2008. № 2 (апрель-июнь), 2008. С.17-23.

    10. Соколовский В.В., Журков В.С. Оценка суммарной мутагенной активности факторов окружающей среды // Гигиена и санитария. 1982. № 11. С. 7-11.

    11. Тарасов В.А. Принципы качественной и количественной оценки генетической опасности хими­ческих веществ // Мутагены и канцерогены окружающей среды и наследственность человека. М.: Институт общей генетики РАН, 1994. С. 3-66.

    12. Фомичева А.Н., Прохорова И.М. Мониторинг мутагенного загрязнения малых рек // Водные ре­сурсы. 2005. Т. 32. № 3. С. 347-351.

    13. Шевченко В.А. Радиационная генетика одноклеточных водорослей. М.: Наука, 1979. С. 3-25.

    14. Nielsen M.N., Rank J. Screening of toxicity and genotoxicity in wastwater by use of the Allium test // Hereditas. 1994. V. 121. № 3. P. 249-254.

    15. Osiecka R. The effect of some fungicides on the course of mitosis and induction of chromosomal aber­rations in Vicia faba cells // Bulletin of the Polish academy of sciences. Biological sciences. 1987. V. 35. P. 10-12.

    16. Sharma C.B. Plant meristems as monitors of genetic toxity of environmental chemicals // Current science. 1983. V. 52. № 21. P. 1000-1002.

    17. Turkoglu S. Genotoxicity of five food preservatives tested on root tips of Allium cepa L. // Mutation Re­search/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis. 2007. V. 626. № 1-2. P. 1-3

 Прохорова И.М.1, Чуйко Г.М.2, ФомичеваА.Н. 1, Ковалева М.И.1, Солдатова А.А.1, Халюто Х.М.1, Блохина Т.И.1

1Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова, Ярославль, Россия, geneticayar@mail.ru, 2Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, Борок, Россия

источник http://damba.org/novosti/materialy-k-vi-mezhdunarodnoj-nauchno-prakticheskoj-konferencii-reki-sibiri-krasnoyarsk-2011-god.html

Комментарии материала:

Разместить комментарий

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Другие материалы

Произошедшие с начала эксплуатации ТС ВС-ТО-1 аварии показали закрытость проведенных рекультивационных мероприятий. И это не смотря на прозвучавшие предложения на расширенном заседании Комитета по экологии Государственного собрания Ил Тумэн о необходимости проведения независимого мониторинга ликвидации разлива в Ленском районе. Этот разлив и...
Качество питьевой воды "Приморского водоканала" теперь контролируют двустворчатые моллюски. На Арте- мовском гидроузле начала работу единственная на Дальнем Востоке биосистема "СимбИо". Это автоматическая диа­гностика загрязнений воды, которая предотвращает послед­ствия аварий, экологических катастроф и террористических...
Пилотное исследование состояния микрорайона г. Красноярска на пути создания службы экосервиса для населения В Красноярском крае накоплено огромное количество информации о состоянии окружающей среды. Однако, организации контроля качества среды заинтересованы, главным образом, в получении экспериментальных данных. Их анализу и интерпретации...
Экологические протесты в России и мире, общее у дельфинов и людей, деурбанизация у воробьев — эти и другие темы в новом выпуске Дайджеста Международного Социально - экологического союза от Света Забелина. Охрана природы, проблемы окружающей среды и развития человечества. Всё важное и интересное, что произошло в России и мире на текущий день. Дайджест за 27 августа 2020 года.   ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ИНЫЕ ПРОЦЕССЫ РАЗВИТИЯ. КРИЗИСЫ. Представители концертных организаций обратил...
Коалиция общественных организаций выявила и зафиксировала многочисленные случаи загрязнения рек в Сибири и на Дальнем Востоке. Здесь практически повсеместно вооруженные тяжелой техникой старатели-золотодобытчики превращают живые реки в сточные канавы для промывки россыпного золота. Как сообщается в пресс-релизе Амурского филиала WWF,  по состоянию на 28 июля в Забайкальском и Хабаровском краях, Амурской и Еврейской автономной областях и на Камчатке выявлено 97 случаев загрязнения рек протя...
Госинспектор Кислухинского и Усть-Чумышского заказника (КГБУ «Алтайприрода») Сергей Байдуков вместе с отрядом «Караван» отправились на новый памятник природы «Голубцовские склоны», созданный в прошлом году. По поручению Министерства природных ресурсов и экологии Алтайского края участникам предстояло установить баннеры на границах особо охраняемой при родной территории (ООПТ). Почва на склонах оказалась очень плотной и твёрдой, приходилось долго выда...
Архитекторы мира за солнечные города             Современный город – «продукт» развития нашей техногенной цивилизации. Но, не вдаваясь в подробности теории и практики градостроительства, рисует город все-таки архитектор. И именно картинки архитектора и градостроителя, реализованные в бетоне, вносят вклад в 40% в негативные климатические изменения и деградацию экосистемы нашей планеты. Каждая новая жилая башня на месте сквера,...
07.09.20 | Птичий дом
Простейший способ прикоснуться к живой природе, а заодно и помочь ей – подготовить искусственные гнёзда для птиц уже сейчас, чтоб к весне перелётным птицам было, где вывести потомство, а зимующим укрыться от холода. Да и до чего же приятно наблюдать за такими соседями. Изготовьте и установите на природной территории в течение осени разнообразные искусственные гнездовья для птиц, помогите птичьему миру вывести ещё одно потомство, заготовьте для них корм, поддержав в трудный период. Участву...

Материалы данного раздела

Фотогалерея

Активность на сайте

сортировать по иконкам
1 год 6 недель назад
Марина Иванова
Марина Иванова аватар
Спелеологи Всех стран объединяйтесь!

Смотрели: 198,453 |

Спасибо за ссылку. Очень пригодилась! ...

4 года 19 недель назад
martaka maminov
martaka maminov аватар
Спелеологи Всех стран объединяйтесь!

Смотрели: 198,453 |

Обращайтесь, отличная компания http://www.ecocentrp.ru/about/actions/...

4 года 31 неделя назад
Глеб савельев
Глеб савельев аватар
Спелеологи Всех стран объединяйтесь!

Смотрели: 198,453 |

нужна схема пещер с измерениями

4 года 34 недели назад
Ольга Волобуева
Ольга Волобуева аватар
Спелеологи Всех стран объединяйтесь!

Смотрели: 198,453 |

если Вы обладаете информацией , как составить топокарту пещеры, пишите нам. Очень нужна помощь в составлении паспорта объекта

1 год 40 недель назад
Надежда Бреева
Надежда Бреева аватар
Бутырский район

Смотрели: 6,729 |

Экология в Новой Москве . Поселение Щаповское.

Щапово (Александрово) — посёлок в Троицком административном округе Москвы (до 1...

размешен 22.09.20 | Тип: Статью

Международный фотоконкурс «Живая природа Алтая» развивается с каждым годом, расширяя свои границы. В 2020 году он поддержан грантом Губернатора Алтайского края в сфере экологичес...

размешен 22.09.20 | Тип: Новость

Новое в экологических рассылках на текущий день.

...

размешен 22.09.20 | Тип: Статью

21 сентября — Международная Ночь летучих мышей. Более 60 процентов видов приматов находятся под угрозой исчезновения в основном из-за результатов деятельности человека. При...

размешен 21.09.20 | Тип: Новость

Более сотни ртутных ламп неизвестные выбросили в лесном массиве неподалеку от жилых домов.

О потенциально опасной свалке активистам ОНФ сообщили местные садо...

размешен 21.09.20 | Тип: Статью

Тигирекский заповедник продолжает работу над проектом «Разработка настольных игр об ООПТ Алтайского края...

Подпишись на рассылку

Будьте в курсе последних новостей!

RSS-материал