Тюменский государственный университет
Эта работа опубликована в сборнике научных трудов «Естествознание и гуманизм» (2007 год, Том 4, выпуск 1), под редакцией проф., д.б.н. Ильинских Н.Н.
Посмотреть титульный лист сборника
Скачать сборник целиком (20 мб)
Мировой опыт эксплуатации нефтяных месторождений показывает, что около 2 % от количества добытой нефти попадает в окружающую среду и ведёт к трансформации растительности и животного населения. Находясь в условиях загрязнения, организмы реагируют на производимое воздействие, изменяя ряд показателей жизнедеятельности. Политенные хромосомы – самые крупные из известных хромосом, они позволяют анализировать изменение активности отдельных участков хромосом, так называемых пуфов. Изучение динамики образования, и, следовательно, активности отдельных генов позволяет понять, как организм реагирует на различные воздействия. В литературе отсутствуют данные об изменении генетической активности в политенных хромосомах насекомых при действии нефтяного загрязнения. Изучению этой проблемы и было посвящено настоящее исследование.
В экспериментах использовали грунт, загрязненный Шаимской нефтью в концентрации 1 и 2,5%. В этих концентрациях личинки комаров-звонцов выживали в течение 15 дней эксперимента. Установили увеличение уровня политении во всех проанализированных плечах политенных хромосом при содержании личинок в условиях нефтяного загрязнения среды. Уровень политении не зависел от концентрации нефти в среде: увеличение концентрации токсиканта в 2,5 раза не изменяло размера политенных хромосом. В условиях нефтезагрязнения увеличивалось количество пуфов в 1,76 раза при действии 1% нефтяного загрязнения и в 1,15 раза при действии 2,5% нефтяном загрязнении. Изменялись районы их локализации. Размеры пуфов, имеющих одинаковую локализацию в опытных вариантах, увеличиваются, возрастает и общая площадь пуфированных зон: в 2,4 раза при действии невысокой концентрации токсиканта и в 1,73 раза при действии более высокой концентрации загрязнителя. Более высокая концентрация оказывала менее выраженный эффект на пуфирование в политенных хромосомах, что, вероятно, проявлялось в угнетении процессов жизнедеятельности личинок при росте концентрации загрязнителя. Таким образом, содержание животных в условиях хронического нефтяного загрязнения среды приводило к изменению уровня политении хромосом, количества и места локализации пуфов, общего уровня пуфирования, что свидетельствует о неспецифичности действия нефтяного загрязнения на генетический аппарат комаров - звонцов.
Наряду с содержанием насекомых на нефтезагрязненном грунте, проводили учет изменение активности генов в политенных хромосомах дрозофил после развития личинок в питательной среде с нефтью в концентрации 2,5 и 5% . Проведенный анализ показал, что увеличилась ширина политенных хромосом, отражающая уровень политении в них, т.е. хромосомы становятся более многонитчатыми. Увеличилось и количество пуфов в политенных хромосомах, особенно существенные изменения уровня пуфирования отмечены в Х-хромосоме и в 3R-плече третьей хромосомы. Отмечено увеличение и площади пуфов при действии нефтяного загрязнения среды. Уровень политенизации и степень увеличения размеров пуфов возрастает с ростом концентрации нефти в среде. Анализ районов расположения пуфов показал, что в политенных хромосомах есть пуфы, выявляемые во всех вариантах эксперимента (в 2R –плече 42В и 50С; в 3R-плече – 85F и 99А; в 3L-плече – 62В). Однако большинство районов пуфирования являются специфическими: гены, расположенные в этих зонах работают либо в стандартных условиях (чистая питательная среда), либо только в условиях загрязнения, при чем меняется спектр работы генов в зависимости от концентрации нефти в среде.
У дрозофил оценивали сохранение эффектов отдаленного действия. Для этого регистрировали изменения в политенных хромосомах личинок первого поколения, развивающихся на чистой питательной среде, но полученных от родителей, которых 3 дня содержали на загрязненной (5% нефти) среде. Полученные результаты свидетельствуют о том, что у самцов первого поколения в опытном варианте более чем в 4 раза возрастает количество пуфов и почти с 11 раз – их площадь. У самцов второго поколения сохраняется увеличенное количество пуфов (почти в 2 раза) с увеличением площади более, чем в 3,5 раза.
У личинок самок первого поколения увеличено количество зон пуфирования в 2,8 раза, а площадь пуфов возросла почти в 5 раз. У особей второго поколения выявлено сохранение эффекта от обработки прародителей (F0): количество пуфов увеличено в 1,2 раза а площадь пуфирования – в 1,5 раза.
В следующей серии экспериментов исследования проводили на мухах нефтеустойчивых линий, адаптированных к полулетальной концентрации нефти в среде (5%). Высокая генетическая активность отмечена в 90 поколении мух нефтеустойчивых линий: количество работающих блоков генов остается к этому поколению мух существенно выше контрольного уровня (в 1,51 раз при действии 5% концентрации нефти в среде). Следует отметить, что за время селекции мух в условиях нефтезагрязнения количество пуфов снизилось. Проведенные эксперименты позволили установить изменение районов пуфирования в опытных вариантах по сравнению с контролем.
Наряду с изменением количества и спектра выявленных пуфов, изменяется и уровень политении хромосом у личинок, развившихся в условиях хронического нефтяного загрязнения среды. Степень политенизации, оцененная по ширине плеч хромосом, увеличивается у личинок первого поколения в 3R плече и в Х – хромосоме и, оставаясь статистически значимо большей, чем в контроле, снижается у мух 90-го поколения. Остальные хромосомные плечи практически не реагируют на нефтяное загрязнение среды изменением уровня политении.
Анализ размеров пуфов показал, что у личинок первого поколения при действии концентрации 2,5 % увеличивается средняя ширина пуфов только в 3L плече, длина – в X, 2L и 3R плечах хромосом. У личинок 90 поколения ширина и длина пуфов одинакова с контролем. Т.е. в ходе адаптации к действию нефти в концентрации 2,5 % размеры пуфов стабилизируются. При действии полулетальной концентрации нефти в среде ширина и длина пуфов увеличиваются во всех проанализированных плечах хромосом. В ходе адаптации к хроническому нефтяному загрязнению среды в полулетальной концентрации в 90-м поколении ширина пуфов увеличена в 2L и 3Lплечах, а длина – в 2L,3L и 3R плечах.
Таким образом, размер пуфов зависит как от концентрации используемого загрязнителя, времени воздействия токсиканта и степени адаптированности мух. Размеры пуфов в ходе адаптации мух к нефтяному загрязнению среды снижаются, но при действии полулетальной концентрации размеры пуфов в отдельных плечах политенных хромосом превышают контрольный уровень. Превышение размеров пуфов связано с необходимостью более активной работы генов данных районов в условиях нефтяного загрязнения среды.
