Вся информация о жизни хранится в молекулах ДНК, которые способны удваиваться и передавать ее от клетки к клетке, от родителей — потомкам. Искажение генетической информации в виде мутаций может произойти спонтанно или под влиянием мутагенов — ионизирующего излучения, химических веществ, биологических компонентов, температурных и других экстремальных факторов, которые сами или посредством промежуточных продуктов взаимодействуют с ДНК. Возникшие разрывы, замены оснований и другие изменения структуры ДНК могут иметь отрицательные последствия не только для их носителей, но и для будущих поколений.
В лаборатории генетической безопасности Института генетики и цитологии начиная с 1986 г. проводились исследования мутационного процесса в популяциях животных, являющихся индикаторами качества среды и обитающих на территориях, загрязненных радионуклидами. Показано, что, несмотря на резкое уменьшение мощности доз ионизирующего излучения, которое произошло уже в первый год после аварии на Чернобыльской АЭС вследствие распада короткоживущих изотопов, повышенная по отношению к доаварийному периоду частота цитогенетических нарушений в соматических и половых клетках поддерживалась у животных последующих 22 поколений.
Не менее опасна химизация биосферы, так как за кажущейся безвредностью многих химических веществ скрывается их способность повреждать наследственные структуры. Есть теоретические и экспериментальные предпосылки считать, что индуцированная геномная нестабильность может развиваться и в результате действия химических мутагенов. Таким образом, ухудшение экологической обстановки ведет не только к накоплению мутационного груза, но и формированию геномной нестабильности, что в комплексе приводит к росту частоты наследственных, онкологических и других заболеваний человека, а также чревато утратой генофондов и уменьшением биологического разнообразия. Учитывая вклад повреждений ДНК в патологические процессы, необходимо развивать новые подходы не только к решению проблем охраны окружающей среды, но и здравоохранения.
Таким образом, для выявления влияния некоторых химических и физических мутагенов на организм, встала необходимость проведения дополнительных исследований.
Объектом наших исследований является плодовая мушка дрозофила. Есть несколько причин, тому, что дрозофила – один из излюбленных объектов изучения. Дрозофила – маленькое животное с коротким жизненным циклом длительностью лишь около двух недель, она недорога для размножения и выведения даже большого количества особей. Мутантные особи с дефектами в любых из нескольких тысяч генов доступны для экспериментов, и весь геном мухи в целом уже известен. Также данные исследований проведенных на дрозофиле применимы к человеку.
В ходе исследования применялись такие общенаучные методы как эксперимент, сравнение, анализ, обобщение и метод прогнозирования.
Целью нашего исследования было осуществить оценку показателей жизнеспособности дрозофил, подвергшихся воздействию химических и физических мутагенов.
В эксперименте проводилось исследование влияния химических и физических мутагенов на жизнеспособность дрозофилы. Дрозофилы разводились на специально сваренной питательной среде.
Рецепт питательной среды: вода дистиллированная, агар-агар, дрожжи, манка, сахар.
Для опыта использовались чистые линии дрозофил (normal).
В качестве химических мутагенов были использованы спирт (90% и 40%) и эфир.
В качестве физического мутагена использовалось ультрафиолетовое излучение (кварцевая лампа).
В пробирку с питательной средой, засеянной дрожжами, помещался небольшой кусочек ваты, смоченный спиртом или эфиром и 2 самки и 2 самца. Для получения объективных результатов опыт проводился одновременно в 3-х пробирках.
При воздействии 40%-ного спирта на первых этапах заметно снижается активность дрозофил, самки преимущественно становятся менее активными, чем самцы. Через 7 минут активность самцов восстанавливается, самки же восстанавливают свою активность немного позже – через 10 минут.
Уже в первом поколении из 78 вылупившихся особей (44 самца и 34 самки) наблюдается проявление таких мутаций как и white (белоглазые). Наиболее подвержены мутационным процессам особи женского пола.
При воздействии 90%-ного спирта наблюдается 100% гибель особей.
При воздействии эфира первые 30 мин мухи пребывают в состоянии сна. Активность восстанавливается примерно через 5 мин после пробуждения. Также как и в опыте с 40%-ным спиртом, самки менее активны, чем самцы.
В первом поколении из 63 особей (39 самцов и 24 самки) наблюдается проявление таких мутаций как vestigial (зачаточные крылья).
Также можно отметить снижение продолжительности жизни и плодовитости дрозофил, подвергшихся воздействию химических мутагенов.
В качестве контроля был поставлен опыт по выведению чистых линий дрозофил (normal). В пробирке с чистыми линиями в первом поколении вылупилось 97 мушек из них 52 самца и 45 самок.
Также следует отметить, что мухи откладывали яйца преимущественно на вате, пропитанной спиртом и эфиром и куколки образовывались там же.
Опыт по влиянию физических мутагенов находится на стадии завершения. Можно предположить, что мушки, подвергшиеся воздействию ультрафиолетовых лучей будут иметь мутации глаз, такие как eyeless, star и различные мутации крыльев.
Рисунок 1. Средние показатели плодовитости дрозофил, подвергшихся различным химическим мутагенам.
При анализе данных опыта, целью которого было осуществить оценку показателей жизнеспособности дрозофил, подвергшихся воздействию химических и физических мутагенов можно сделать вывод – действие химических (спирт, эфир) и физических (ультрафиолетовое излучение) приводит к снижению продолжительности жизни дрозофил и к появлению различных мутаций. Влиянию различных мутагенов преимущественно подвержены самки. Сравнивая данные контрольной и опытной группы можно сделать вывод, что действие различного рода мутагенов приводит к снижению плодовитости особей.
Литература
1. Медведев Н.Н. Практическая генетика. М.: Наука, 1968. – 177 с.
2. Стрельчук С.И. Основы экспериментального мутагенеза. Киев: Вища школа, 1981. – 168 с.
3. Ватти К.В., Тихомирова М.М. Руководство к практическим занятиям по генетике. М.: Просвещение, 1972. – 179 с.