БИОФИЗИКА, 2015, том 60, вып. 5, с. 1009-1017
БИОФИЗИКА СЛОЖНЫХ СИСТЕМ
УДК 539.1.04
ПPОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ЖИЗНИ ПОТОМСТВА F1 САМОК
ДРОЗОФИЛ, ПОДВЕРГНУТЫХ ВОЗДЕЙСТВИЮ НИЗКОИНТЕНСИВНОГО ТЕРАГЕРЦОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
© 2015 г. В.И. Федоров* **, Н.Я. Вайсман***
*Институт лазерной физики Сибирского отделения РАН, 630090, Новосибирск, просп. Академика Лаврентьева, 13/3; E-mail: vif41@mail.ru
**Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, мех аники и оптики, Санкт-Петербург, Кронверкский просп., 49; ***Институт цитологии и генетики Сибирского отделения РАН, 630090, Новосибирск, просп. Академика Лаврентьева, 10 E-mail: л^^5тап@Ыопв1.тс.ru Поступила в p едакцию 15.06.15 г.
Девственных самок дрозофил стрессировали помещением в ограниченное пространство без корма на 3 ч. Часть мух в течение 30 мин подвергли терагерцовому облучению в диапазоне частот 0,1-2,2 ТГц. Затем облученных и необлученных мух спаривали с самцами. И сследовали потомство F1 зрелых и незрелых на момент облучения яйцеклеток (кладки на 1-2-е и 9-10-е сутки после облучения). Регистрировали продолжительность жизни отдельных особей. Показано, что терагерцовое излучение не оказывает влияния на среднюю и абсолютную продолжительность жизни потомства F1 обоего пола. В отклике выживаемости на терагерцовое излучение обнаружен половой диморфизм. Кривые выживаемости самцов, развившихся из зрелых и незрелых на момент облучения яйцеклеток, достоверно отличаются от соответствующего контроля, тогда как в случае самок кривые выживаемости сходны с контролем. Сделан вывод о том, что терагерцовое излучение оказывает отдаленное влияние на выживаемость потомства F1 мужского пола.
Ключевые слова: терагерцовое излучение, биологические эффекты электромагнитных полей, дрозофила, стресс, яйцеклетка, продолжительность жизни, выживаемость.
Ранее нами было показано [1], что низко-интенсивное шир окополосное импульсное тера -герцовое излучение (0,1-2,2 ТГц) вызывает достоверное увеличение средней продолжительности жизни облученных самок дрозофил. Нар яду с этим показано, что абсолютная продолжительность жизни была выше у облученных самцов и самок, особенно в позднем возрасте. Было предположено, что это связано с опоср е-дованным влиянием терагерцового излучения на экспрессию генов и сигнальные пути, контролирующие жизнеспособность и процессы стар ения. В настоящей работе исследовали влияние терагерцового излучения с аналогичными физическими характеристиками на жизнеспособность и продолжительность жизни потомства первого поколения облученных самок.
Исследование предпринято для выяснения отдаленных последствий влияния терагерцового излучения на целостный организм. Ранее подобные исследования не проводились. Это ис-
следование имеет отношение и к выяснению вопроса о биоопасности тер агерцового излучения, в связи с тенденцией развития новых технологий, использующих это излучение [2,3].
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ И ССЛЕДОВАНИЯ
Для облучения в эксперименте использовали вир гинных самок дрозофил линии Oregon R из фонда Института цитологии и генетики С О РАН, которых отбирали в опыт сразу после вылета имаго и содержали в стандартных условиях отдельно от самцов в течение двух суток. Затем мух помещали по 20 о собей в контейнеры для облучения (стандартные пластиковые про -бирки Эппендор ф высотой 50 мм и диаметром 5,5 мм). Диаметр пробирки соответствует диаметру терагерцового луча (5 мм). Отверстия пробирок закрывали пленкой из парафилма, в которой предварительно проделывали иглой
отверстия для поступления воздуха. В проверочном эксперименте установлено, что в натянутом со стоянии пленка поглощает не более 1% излучения.
Общее время пребывания мух в контейнерах составило 3 ч. Это можно расценивать как стресс, так как мухи подвергались комбинации таких факторов, как ограничение пр остранства, скученность, лишение пищи. Показано, что со -держание дрозофил в течение нескольких часов даже на обедненной питательной среде [4] или при повышенной плотности в ограниченном пространстве [5] вызывает неспецифическую стрессовую реакцию.
Общее число стрессированных дрозофил со -ставило 200 особей. 100 из них были подвергнуты терагерцовому облучению в течение последних 30 мин стресса. В качестве источника терагерцового излучения использовали лазерную систему, созданную в Институте автоматики и электрометрии СО РАН, подробное описание которой дано в работе [6]. Система генерирует широкополосное импульсное тера-герцовое излучение в диапазоне 0,1-2,2 ТГц с длительностью импульса 1 пс, мощностью в импульсе 8,5 мВт. Частота повторения импульсов 76 МГц. Излучение модулир уется с частотой 10 кГц.
Выбор такого режима облучения обусловлен его эффективностью, проявившейся в предыдущих экспериментах при исследовании влияния терагерцового излучения на динамику созревания и соотношение полов у потомков облученных дрозофил, в котором выявлены ген-дерные особенности отклика оплодотворенных яйцеклеток на излучение [7] и на продолжительность жизни дрозофил [1].
Затем облученных и необлученных самок помещали в стандартные лабораторные условия на свежий корм при температуре 25°С (по 20 особей в отдельный стакан) и ср азу же подса -живали самцов той же лабораторной линии. Через двое суток родительских мух пересаживали в др угие стаканы. Такие пассажи повторяли каждые двое суток для отделения эффектов влияния излучения на зрелые и незрелые на момент облучения яйцеклетки, поскольку чувствительность яйцеклеток, находящихся на разных этапах развития, к различным внешним воздействиям может быть неодинакова [8].
От последовательных двухсуточных кладок яиц получали потомства. Известно, что оогенез у самок дрозофилы происходит непрерывно, в силу чего в каждый момент времени яичники дрозофилы содержат яйцеклетки разной степени зрелости [8]. Поэтому кладки от самок в первые двое суток после облучения соответст-
вуют зрелым на момент облучения яйцеклеткам. Потомство, полученное из яиц, отложенных на 9-10-е сутки после облучения, развилось из незрелых на момент облучения яйцеклеток, поскольку один цикл оогенеза, начиная со стадии половых стволовых клеток, занимает не более восьми суток [9].
Потомство F1 необлученных стрессирован-ных самок, полученное из яиц, отложенных на 1-2-е и 9-10-е сутки после облучения, рассматривали как внутренний контроль. Внешним контролем служило потомство F1, полученное из яиц, отложенных в те же сроки самками, содержавшимися во время опыта в обычных условиях ведения линии на стандартном корме в пяти стаканах по 20 особей в стакане и подвергнутыми затем тем же манипуляциям, что и остальные родительские самки.
Вылетевших имаго содержали при 25°С и через каждые трое суток пересаживали на свежий корм. Вели регистрацию смертности вплоть до завершения жизненного цикла у всех подопытных и необлученных мух.
Для определения ур овня статистической значимости различий между средними значениями продолжительности жизни применяли критерий Стьюдента, между кривыми выживаемости - log-rank тест [10].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ССЛЕДОВАНИЯ
Средняя продолжительность жизни. Средняя продолжительность жизни в группе внешнего контроля (потомство необлученных родительских самок, находившихся постоянно в стандартных лабораторных условиях) у особей, развившихся из зрелых на момент облучения яйцеклеток, со ставила у самцов 48,5 ± 0,5 сут, у самок - 54,5 ± 0,6 сут. У потомков, развившихся из незрелых на момент облучения яйцеклеток, ср едняя продолжительность жизни пр актически не отличалась от первых и со ставила у самцов
48.8 ± 0,8 сут, у самок - 57,4 ± 0,6 сут.
К ратковр еменное пребывание необлученных родительских самок в стрессовом состоянии не отразилось на средней продолжительности жизни их потомства (группа внутреннего контроля). У самцов, развившихся из зрелых на момент облучения яйцеклеток, она составила
48.9 ± 0,5 сут, у самок - 54,6 ± 0,7 сут. У потомства, развившегося из незрелых на момент облучения яйцеклеток, средняя продолжительность жизни со ставила у самцов 50,1 ± 0,5 сут, у самок - 57,2 ± 0,5 сут.
Потомство родительских самок, подвергнутых в стрессированном состоянии терагер цово-
Рис. 1. Сравнение выживаемости самцов и самок внешнего контроля из зрелых и незрелых яйцеклеток.
му облучению (подопытная группа), имело сходную ср еднюю пр одолжительность жизни с предыдущей группой как у мух, развившихся из зрелых на момент облучения яйцеклеток (самцы - 48,8 ± 0,5 сут, самки - 55,3 ± 0,6 сут), так и у мух, р азвившихся из незр елы х на момент облучения яйцеклеток (самцы - 48,8 ± 0,5 сут, самки - 57,5 ± 0,4 сут).
Динамика смертности и выживаемо сть. Группа внешнего контроля. Для особей обоего пола, развившихся из зрелых и незрелых на момент облучения яйцеклеток, кр ивые выживаемо сти в целом достоверно различались в пределах пола по кр итер ию х2 (7,58 у самцов и 26,76 у самок, р = 0,05) (р ис. 1). П р и этом у самцов в пер вые 18 суток жизни отличия в динамике смер тности между о собями, р азвившимися из зр елы х и незр елы х яйцеклеток, были незначительны. Затем убыль особей, развившихся из незрелых яйцеклеток, стала выше, чем особей, развившихся из зр елых яйцеклеток. В р езультате ур овень десятипроцентной убыли у первых был достигнут к 30-м суткам жизни, а к 51-м суткам был до стигнут двадцатипр оцентный ур овень. Затем резко возросла смертность у самцов, развившихся из зр елых яйцеклеток. К 54-м суткам жизни и х о сталось только 34,1%, к 57-м - 0,5%, тогда как ср еди самцов, р азвившихся из незр е-лых яйцеклеток, были живы к 54-м суткам жизни 53,2%, к 57-м - 4,6%. Завершение жизненного цикла у самых долгоживущих о собей произошло у тех и других между 57-ми и 60-ми сутками. Таким обр азом, для самцов, р азвившихся из незр елых на момент облучения яйцеклеток, характерна меньшая выживаемость в пер вой половине жизни, а для самцов, р азвившихся из зр елых на момент облучения яйцеклеток, - в период старости.
Кр ивые выживаемо сти самок имеют несколько иную динамику, нежели у самцов. До 30-х суток жизни у особей, развившихся как из зрелых, так из незрелых яйцеклеток, кривые совпа
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.