БИОФИЗИКА, 2014, том 59, вып. 6, с. 1157-1160
БИОФИЗИКА СЛОЖНЫХ СИСТЕМ
УДК 577.3
МОДУЛИРУЮЩЕЕ ДЕЙСТВИЕ СЛАБЫХ КОМБИНИРОВАННЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ МЕТАМОРФОЗА МУЧНОГО ХРУЩАКА ТвпвЬпо шоШог
© 2014 г. В.В. Новиков, |И.М. Шейма^, Е.В. Яблокова, Е.Е. Фесенко
Институт биофизики клетки РАН, 142290, ПущиноМосковской области
E-mail: йоста^@тай.ги Поступила в p едакцию 16.06.14 г.
Показано, что воздействие комбинированными постоянным (42 мкТл) и параллельным ему очень слабым переменным (250 нТл) магнитными полями на куколок мучного хрущака Tenebrio molitor оказывает в зависимости от частоты переменного поля разнонаправленное влияние на продолжительность процессов метаморфоза у этих насекомых. Так, экспозиция в слабых комбинированных магнитных полях, настроенных на циклотронную частоту иона глутаминовой кислоты (4,4 Гц), стимулирует метаморфоз - время превращения куколок в имаго сокращается. При настройке на резонансную частоту иона Са2+ (32,2 Гц) отмечен противоположный, ингибирующий эффект. П ри некоторых частотах эффект отсутствует. Например, воздействие на циклотронной частоте иона К + (16,5 Гц) не оказывает заметного влияния на изучаемый параметр.
Ключевые слова: магнитное поле, ион-циклотронный резонанс, метаморфоз, мучной хрущак.
К настоящему времени имеется несколько работ, в которых показано влияние слабых комбинированных магнитных полей (КМП) и КВЧ-излучений на метаморфоз мучного хрущака ТепеЪпо шоШот [1,2]. В работе [1] выявлено стимулирующее действие слабых КМП, настро -енных на «параметр ический резонанс» для ионов Са2+ и К + (воздействие на циклотронной частоте Са2+ и 3-й гармонике циклотронной частоты К + пр и соотношении величин переменной и постоянной составляющих КМП 1,8), а также КМП с крайне слабой переменной со -ставляющей амплитудой 1,6 мкТл и частотой 76 Гц, настроенной, согласно гипотезе В.В. Лед-нева [3], на магнитные моменты ядер атомов водорода. Во всех этих случаях отмечено со -кращение времени морфогенеза мучного хрущака от стадии куколки до стадии имаго.
Значительно более детально действие слабых КМП на морфогенетические процессы (регенерация и деление) изучено на других беспозвоночных - планариях [4-14]. В частности, в одной из последних работ [14] мы показали, что воздействие КМП на частоте переменной компоненты 32 Гц при постоянном поле 42 мкТл, соответствующей условию циклотронного резонанса для иона Са2+, оказывает модулирующее действие на интенсивность деления
Сокращение: КМП - комбинированное магнитное поле.
планарий в зависимости от амплитуды крайне слабой переменной компоненты: при 100 нТл КМП стимулирует деление, а пр и 250 нТл ин-гибирует этот процесс. Ингибирующий эффект КМП с крайне слабой переменной компонентой на деление планарий, как показали наши предыдущие эксперименты [8,13], является нетипичным. Ранее на планариях пр и других пара -метрах (частотах и амплитудах) переменной со -ставляющей КМП были получены стимулирующие эффекты. Поэтому представляет интерес исследование действия тормозящего деление режима КМП на другой, чувствительной к действию слабых КМП модели - метаморфозе мучного хрущака. Также представляется важным определение частотной зависимости биологического ответа при фиксированных величинах постоянной и переменной компонент поля.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Взрослых о собей мучного хрущака ТепеЪпо шоШог содер жали в кристаллизатор ах в полутемных условиях при температуре 25°С. Дно кристаллизаторов засыпали отрубями, которые служили субстратом и кор мом. Смену отрубей осуществляли еженедельно. Отруби, содержащие яйца жуков, сохраняли до появления личинок. Подросших личинок пересаживали в кристаллизатор с новыми отрубями. Куколок жуков, образовавшихся из личинок, помещали
Рис. 1. Зависимость времени вылупления жуков ТепеЬпо шоШог из куколок от продолжительности воздействия комбинированным магнитным полем на частоте 32,2 Гц (амплитуда 250 нТл) при постоянном поле 42 мкТл на куколок в начале ку-колочной стадии: 1 - контроль; 2 - 4-часовая экспозиция в КМП; 3 - 8-часовая экспозиция в КМП; 4 - 24-часовая экспозиция в КПМ. Здесь и на последующих рисунках звездочкой отмечены достовер ные отличия от показателей контр ольных групп (Р < 0,05).
в отдельный кристаллизатор. Для опытов от-бир али молодых куколок в начале куколочной стадии, котор ые отличаются белой окр аской и обр азуются пр иблизительно в пер вые 2 ч. Отдельные гр уппы со ставляли куколки на 5-е сут -ки развития. Отобранных куколок разделяли на две р авные части по 50 штук, котор ые составляли опытную и контрольную группы. Куколок опытных гр упп в стеклянных чашках Петр и помещали в комбинир ованное магнитное поле с заданными параметрами переменной компоненты. Куколки контр ольных групп находились в локальном геомагнитном поле с постоянной со ставляющей ~ 42 мкТл и ур овнем магнитного фона на ча стоте 50 Гц в 15-50 нТл, соответствующим этим показателям в экспер и-ментальных группах, за исключение заданной искусственно переменной компоненты. После воздействия КМП опр еделенной пр одолжительности (4, 8, 24 ч) экспериментальные группы куколок также помещали в локальное геомагнитное поле. Температура во время экспериментов составляла 24-25°С. Каждую серию экспер иментов повто р яли не менее тр ех р аз.
Для оценки эффекта действия КМП пр ово-дили регистр ацию вр емени обр азования жуков из куколок в опытных и параллельно в контр ольных группах.
Рис. 2. Динамика вылупления жуков ТепеЬпо шоШот из куколок при 8-часовой экспозиции в КМП на частоте 32,2 Гц (амплитуда 250 нТл) пр и постоянном поле 42 мкТл на куколок в начале куколочной стадии: 1 - контроль; 2 - опыт.
Установка для воздействия КМП со стояла из двух пар коаксиально ра сположенных колец Гельмгольца диаметр ом 140 см, о р иентир ован-ных вдоль вектора геомагнитного поля. На одну пару колец подавали постоянный ток для фо р мир ования заданной величины постоянной со ставляющей магнитного поля 42 ± 0,1 мкТл. На вто р ую пар у колец подавали электр ический ток от генератора синусоидальных сигналов для фо р мир ования пер еменной компоненты поля. Амплитуда пер еменной компоненты со ставляла 250 ± 5 нТл.
Частоты в отдельных сериях опытов равнялись 4,4; 16,5; 32,2 Гц. Величины действующих магнитных полей опр еделяли пр ямым из-мер ением с помощью феррозондового датчика Mag-03 MS 100 (Bartington, Великобритания). Результаты статистически обработаны с применением t-кр итер ия Стьюдента.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Воздействие КМП, настр оенным на цикло-тр онную частоту ионов Са2+ (32,2 Гц), на молодых куколок в течение 4 ч не оказало влияния на продолжительность их превращения в жуков (рис. 1). Увеличение длительности воздействия этим КМП до 8 и далее до 24 ч привело к заметному увеличению в р емени вылупления жуков (рис. 1). Подопытные куколки начинали превращаться в жуков приблизительно на 12 ч позднее контр ольных. На такое же вр емя более поздно заканчивалось вылупление жуков в опытных группах (р ис. 2). Экспер иментальные группы с 8- и 24-часовой экспозицией в этом КМП статистически не отличались между собой (р и с. 1, 2).
МОДУЛИРУЮЩЕЕ ДЕЙC ТВИЕ
1159
Рис. 3. Зависимость вpемени вылупления жуков ТвпвЪпо жоШог из куколок от пpодолжительноcти воздействия КМП на частоте 32,2 Гц (амплитуда 250 нТл) при постоянном поле 42 мкТл на куколок на пятые сутки их развития: 1 - контроль; 2 -4-часовая экспозиция в КМП; 3 - 8-часовая экспозиция в КМП; 4 - 24-часовая экспозиция в КПМ.
Рис. 4. Зависимость времени вылупления жуков ТвпвЪпо жоШог из куколок от частоты переменной компоненты КМП (амплитуда переменного поля 250 нТл, при постоянном поле 42 мкТл, экспозиция 24 ч) на куколок в начале куколочной стадии: 1 -контроль; 2 - 4,4 Гц; 3 - 16,5 Гц; 4 - 32,2 Гц.
Таким образом, КМП с очень слабой переменной компонентой (250 нТл), настроенное на циклотр онный резонанс ионов кальция, вызывало значимый ингибирующий эффект на метаморфоз при обработке в течение не менее 8 ч молодых куколок, взятых в начале куколочной стадии. Увеличение времени воздействия полем до 24 ч не привело к увеличению степени выр аженности зарегистрированного эффекта.
Воздействие таким КМП на зрелых куколок (5-е сутки развития) в течение 8 и 24 ч также привело к запаздыванию их развития (рис. 3). Из приведенных данных в сер иях с молодыми и зрелыми куколками можно сделать вывод о независимости тормозящего действия использованного режима КМП от стадии развития куколок и, следовательно, от их гормонального фона.
Изменение частоты переменной компоненты КМП с 32,2 Гц до 4,4 Гц (соответствует циклотронной частоте ионной формы глутамино-вой кислоты) или 16,5 Гц (соответствует циклотронной частоте для иона К+) привело к нивелированию ингибирующего действия КМП (рис. 4). Так, в случае 24-часовой экспозиции молодых куколок в КМП с частотой 16,5 Гц эффект отсутствовал, а при частоте 4,4 Гц отмечена инверсия знака эффекта (стимулирующее действие). Эти данные показывают возможность модуляции (ускорение, торможение) продолжительности процессов метаморфоза
мучного хрущака ТвпвЪпо жоШог на стадии превращения куколки в имаго с помощью слабых комбинированных магнитных полей, настроенных на циклотронные частоты различных биологически активных ионов.
По-видимому, вполне естественно, что р ежим КМП - постоянное поле 42 мкТл, переменное поле 250 нТл с частотой 32,2 Гц (циклотронная частота Са2+), как уже упоминалось ранее [14], ингибирующий деление у планарий Dugвsia tigгino, тормозит метаморфоз мучного хрущака ТвпвЪпо жоШог. Интенсивность мор-фо генетических процессов у этих беспозвоночных во многом обусловлена активностью стволовых клеток: необластов у планарий и гисти-областов имагинальных дисков у насекомых [15], обеспечиваемой Са2+-зависимыми проте-инкиназами [1,16].
Противоположно направленные эффекты, выявленные другими авторами [1] на циклотронной частоте Са2+ при использовании амплитуды переменного поля приблизительно в 300 раз превышающей использованную в данной работе, не противоречат полученным результатам. Ранее в опытах на планариях было показано, что изменение интенсивности перем
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.