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...
Полиция США застрелила активиста-эколога в Атланте, штат Джорджия, в ходе продолжающейся борьбы за будущее части городского леса этого города. Двадцатишестилетний Мануэль Эстебан Паес Теран, известный как ”Тортугита", был застрелен неизвестным офицером в рамках полицейского рейда против протестующих, оккупировавших лес Уилони в Джорджии, чтобы защитить его от планов по созданию там полицейского учебного центра. ”Убийства экологических активистов государс...
Как жить в фазе упадка, а не роста и решить противоречие  между нашими всё расширяющимися способами эксплуатации и ограниченностью ресурсов планеты. Когда и почему горизонтальное стало укрепляться по отношению к государственной и экономической власти и какие преимущества предлагает самоорганизация. О строительстве экодомов в разных странах и эпохе мегаполисов. Работают ли протесты и как заработать самоорганизованным сообществам.  Как столетия самоизоляции создали в  Японии процве...
Неофициальный адаптированный перевод эссе Греты Тунберг “The science is as solid as it gets” из сборника “The Climate Book” (Издательство Penguin Random House, 2022 г.).  Поразительная климатологическая стабильность эпохи голоцена позволила нашему виду — Homo sapiens — превратиться из охотников-собирателей в земледельцев. Голоцен начался около 11 700 лет назад, когда закончился последний ледниковый период. За этот относительно короткий промежуток времени...
Кузбасские общественники, выступающие против строительства Крапивинской ГЭС добились признания общественных слушаний, проведенных в городе Белово, недействительными. 19 января в Кемеровском областном суде был признан недействительным протокол общественных слушаний от 26 февраля 2022 г. в городе Белово по вопросу завершения строительства Крапивинской ГЭС на реке Томи. Теперь, чтобы соблюсти процедуру оценки воздействия на окружающую среду Крапивинской ГЭС, заказчику (ПАО «РусГидро») п...
Система государственного управления базируется на ряде функциональных обязанностей органов государственной власти. Они включают: прогнозирование, планирование, нормативное регулирование, методическое руководство, кадровое, материально-техническое, информационное и организационно-структурное обеспечение, финансирование, непосредственное регулирование деятельности субъектов рынка, учет, контроль, оценка, надзор, наблюдение и охрана. При этом значительная часть функций не востребована в практическо...

Материалы данного раздела

Фотогалерея

Активность на сайте

сортировать по иконкам
1 год 8 недель назад
YВMIV YВMIV
YВMIV YВMIV аватар
Ядовитая река Белая

Смотрели: 260,762 |

Спасибо, ваш сайт очень полезный!

1 год 10 недель назад
Гость
Гость аватар
Ядовитая река Белая

Смотрели: 260,762 |

Thank you, your site is very useful!

1 год 10 недель назад
Гость
Гость аватар
Ядовитая река Белая

Смотрели: 260,762 |

Спасибо, ваш сайт очень полезный!

1 год 38 недель назад
Евгений Емельянов
Евгений Емельянов аватар
Ядовитая река Белая

Смотрели: 260,762 |

Возможно вас заинтересует информация на этом сайте https://chelyabinsk.trud1.ru/

1 год 10 недель назад
Гость
Гость аватар
Ситуация с эко-форумами в Бразилии

Смотрели: 4,060 |

Спасибо, ваш сайт очень полезный!

размешен 31.01.23 | Тип: Новость

Главные экологические новости на текущий день в новом выпуске Обзора Международного Социально - экологическо...

размешен 31.01.23 | Тип: Новость

Новое в экологических рассылках на текущий день.

...
размешен 30.01.23 | Тип: Новость

Вести сообщества Хранителей Природных Территорий.

 

...

размешен 30.01.23 | Тип: Новость

Главные экологические новости на текущий день в новом выпуске Обзора Международного Социально - экологическо...

размешен 30.01.23 | Тип: Новость

Новое в экологических рассылках на текущий день.

...

Подпишись на рассылку

Будьте в курсе последних новостей!

RSS-материал