научная статья по теме П РОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ЖИЗНИ ПОТОМСТВА F1 САМОК ДРОЗОФИЛ, ПОДВЕРГНУТЫХ ВОЗДЕЙСТВИЮ НИЗКОИНТЕНСИВНОГО ТЕРАГЕРЦОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Биология

Текст научной статьи на тему «П РОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ЖИЗНИ ПОТОМСТВА F1 САМОК ДРОЗОФИЛ, ПОДВЕРГНУТЫХ ВОЗДЕЙСТВИЮ НИЗКОИНТЕНСИВНОГО ТЕРАГЕРЦОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ»

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.

Показать целиком