Нижегородский госуниверситет им. Н. И. Лобачевского
Эта работа опубликована в сборнике научных трудов «Естествознание и гуманизм» (2006 год, Том 3, выпуск 4), под редакцией проф., д.б.н. Ильинских Н.Н. Посмотреть титульный лист сборника
Биологическая безопасность рассматривается как неотъемлемая часть национальной идеи. Биологическая опасность в условиях нарастающего кризиса и терроризма возрастает и принимает новые формы – как угроза жизни, здоровья, качества жизни и включает различные аспекты: агрессия окружающей среды и новых патогенов; эпидемиологические аспекты естественного и искусственного распространения вирусов и микроорганизмов, в том числе спорообразующих; действие различных мутагенов и прежде всего радиации, причем опасными считаются и малые дозы. Системный комплексный характер биологической опасности (и безопасности) включает основополагающие проблемы и практические подходы микробиологии, вирусологии, эпидемиологии и биотехнологии.
Целью настоящей работы было создание биологической модели (биосистемы) экстраполирующей возможность санирующего воздействия комплекса физических и других факторов на природные биологические патогены. Представляется актуальным использование в биосистеме грамположительных спорообразующих аэробов (факультативных анаэробов) и грамотрицательных цистообразующих аэробов с особой спецификой резистентности, длительности сохранения жизнеспособности, а также в связи с тем, что известно применение бацилл как биологического агрессивного оружия (теракты в США с использованием спор Bacillus anthracis). Такой выбор обусловлен исключительной контагиозностью и выживаемостью во внешней среде спор возбудителя.
В биосистему были включены свежевыделенные из различных почв Нижегородской области, Чувашии штаммы спорообразующих бактерий Bacillus megaterium, Bacillus subtilis и цистообразующих бактерий рода Azotobacter. Видовая принадлежность штаммов оценивалась по результатам исследований ключевых морфологических, культуральных и физиологических признаков согласно Определителю бактерий Берги (1987), а также результатов ПЦР. В качестве контрольных использовались типовые штаммы предоставленные Всероссийской коллекцией микроорганизмов. Охарактеризованные и контрольные штаммы культивировались на специальных питательных средах для накопления спор, которые и являлись основой биологической модели для последующего воздействия комплексом физических и других факторов для их уничтожения. Эффективным способом борьбы со спорами представляется не собственно уничтожение спор, а активация и трансформация их в вегетативное состояние, а затем уничтожение клеток воздействиями более низкими, чем при ликвидации покоящихся спор. Устойчивость эндоспор генетически детерминирована и определяется конформационными изменениями структур бактериальной клетки, в том числе компонентов клеточной стенки, преобразующихся в многочисленные споровые оболочки. Прорастанию эндоспор и активации метаболизма способствует повышение влажности и температуры, обработка аминокислотами, сахарами, поверхностно активными веществами (in vitro) и воздействие небольших доз радиации (изучено недостаточно). Эффект стимуляции обязан своим проявлением биомембранам, а также активации ферментов, репарирующих дефекты в молекулах ДНК (Jung C.E., 1963; Rosen J., 1968; Газиев А. И., 1973; Кузин А. М., 1986 и др.).
В связи с вышеизложенным, несомненный интерес представляет использование в качестве эффективного способа инициации прорастания спор комплексного воздействия ряда физических факторов (температура, влажность) и радиационного воздействия с малыми поглощенными дозами. Таким образом, разработанная биосистема: споры – вегетативные клетки(грам+ бактерий); цисты – вегетативные клетки (грам – бактерий) представляет модель для подбора малых рациональных доз радиационного воздействия в комплексе с другими физическими факторами для инициации прорастания спор и цист и уничтожения вегетативных клеток. В экспериментах прорастания спор будут определены и оптимизированы дозы радиационного воздействия и параметры влияния других факторов адекватных для модификации спор и эффективного предотвращения, профилактики некоторых инфекций, вызываемых спорообразующими бактериями, близкими по фенотипу с сибиреязвенными бациллами. Данные предполагаемых исследований могут быть использованы при разработке методик санации закрытых помещений, где произошла возможная контаминация спорами природного патогена.