Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биолюминесценция как экспрессивный показатель жизнедеятельности Noctiluca miliaris suriray

ВАК РФ 03.00.18, Гидробиология

Автореферат диссертации по теме "Биолюминесценция как экспрессивный показатель жизнедеятельности Noctiluca miliaris suriray"

Ордена Ленина и Ордена Друибы Нзродоэ Академия Йаук УССР Ордена Трудового Красного Знамени институт бкэлогъи глных морей имени АЛКовалевского

На правах рукописи

Токарев Юрий Николаевич

УДК 577.472(26)553.163

БИОАКМШЖШИЯ КАК ЭКСПРЕССИВНЬИ ПОКАЗАТЕЛЬ ЖМЖЯТЕЛЬКОСТЙ иоотмсл шишБ вшиглг

Специальность 03.CD.18 - гидробиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

СЕВАСТОПОЛЬ 19&0

работа выполнена б отделе планктона Института биологии южных ыооей имени А. О. Ковалевского ЛЯ УССР Научииз руково&гжли: член -корреспондент АН УССР

кандидат биологических наук Э. П. Бкткясов

О&здиаяава» оЕлоисити: доктор биологических наук

3.3. Сшстя) кандидат технических наук 4?. Ч. Олыаавспнй Вгдусре уирвккгпи&: Институт биофизики СО ЛИ СССР

г. Красноярск

заседании специализированного совета Д. 016.12.01 при Ордена Трудового Красного Знамени Институте биологии южных морей АН УССР (335000,г. Севастополь, проспект Нахимова,2,конференц-зал). С диссертацией южно ознакомиться в библиотеке ИнБШ АН УССР. Отзывы на автореферат просьба направлять по адресу: 335000,г. Севастополь,пр. Нахимова,2, ИкКСЫ АН УОСР, специализированный совет.

Автореферат разослан ^¿Д "1990 г.

доктор биологических наук

В. Н. Грезе

Защита состоится

У^.ньи секретарь специализированного совета кандидат'биологических наук

Н. Г. Сергеева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность исследований, 'fe т ере с к биомоыинесцокцки -проявлении жизнедеятельности организма в виде электромагнитного излучения в видимой области спектра - знр.чительчс возрос /Виноградов, 1990/. Характеристики Сяолгаинесценции использу-ът для целей рыболовства, навигации, кзучегая структуры и функционирования планктошйк сообществ и т.д.-

Однако попытки применения параметров сьетлочзлучения для целей монитергага среды обнаружили, •по фувды.:ентапьннв ссновы этого явления изучены недостаточно /"Невыяскезшиж остаются вопросы видовой специфичности характеристик биолюминесценции, их показательности и выразительности (экспрессивности) для оценки жизнедеятельности планктонных биолюмипесцентоз, устойчивости параметров сЕетоизлучекия при воздействии различных химических поллютантов и физических полей антропогенного характера, э частности, ионизирующей радиации. Месду тен, учитывая возрастающую техногенную радиоактивность океана и ее возможные последствия для морских экосистем, проблемы радиационного биомониторинга среды приобретают особую актуальность /Але-ксахин, Поликарпов, 1981/. Приоритетное значение при этом имеет прогноз последствий радиоактивного загрязнения гаульфозьк зон Мирового океана, которые в наибольшей степени подвержены такоцу воздействию и важность которш: для дальнейсего развития человечества трудно переоценить /Каткой, 1985/.

Одним из перспективных направлений биомонкторинга слухи? изучение внутриклеточные систем энергообеспечения, от которых зависит устойчивость организм к любым воздействиям /Шмадт-Ни-ельсен, 1982/. В диссертации в качестве такой информации рассматривали характеристики биолюминесценции ночесветки (noctiluca miliaria Suriray) f являюг^еся экспрессивным и экспрес-

снш показателями жизнедеятельности этого организма. Сзязь биоэнергетики светящихся организмов с кх биолюминесценцией /Куравлез, К65; Чумакова, 1969/ и приуроченность массового развития ночесветки к шедьбовам зонам /Токарев, Еитекоз Д1'7Ь/, обусловливает актуальность подобных исследований.

Цель и задачи исследова:мй. Целью работы нанялось определение характеристьк светоизлучения ночесветки, их изменений в Хфоцесое развития организма,сезонной вариабельности и влиять ка них некоторых физических факторов. •

В соответствии с етиы бнди поставлены следующие задачи:

I. Изучить характеристика биолюминесценции ночесветки и определить их стабильность.

. 2. Исследовать зависимость параметров светоизлучения ночесветки от размеров организма.

3. Изучить сезонные изменения биолюминесценции ночэеветки.

4. Выявить характерные черты жизнедеятельности и биолюминесценция ночесветки при воздействии различных доз ионизирующей радиации разной мощности. .

5. Определить возможность использования характеристик све-тоизлучокня ночесветки в качестве критерия оценки ее радиорезистентности.

Научная новизна. В работе впервые показаны сезонные изменения характеристик биолюминесценции ночесветки и их зависимость от размеров организма.. Изучены изменения морфометрлчес-ких характеристик ночесветки и ее выживаемости при воздействии различных доз -облучения разной мощности. Исследован характер изменения г. раметров светоизлучения ночесветки при воздействии различных доз ^-облучения. Показана экспрессивность характеристик биолюминесценции ночесветки для оценки ее физиологического состояния к преимущества использования парамет-

•ров светоизлучения в качестве критерия оценки ее радиорезистентности б сравнении с некоторыми традиционными радиобиологическими гестами. *'* IIa защиту выносятся;

1. Материалы исследования сезонной дянаичк^ характеристик светоизлучения ночесветки, их зависимости от размеров оргаяи-зш и характера возбуждения биодюмииесценткрГ: системы.

2. Параметры кривых дсза-эС^ект вышг.аемостл кочссветки и изменения со ыорфометрических показателей при гоздействии раз-лячшх дои Y-облучения разной мощности.

3. Результаты изучения характеристик биодютнссценции чесвотки. при воздействии -излучения.

4. Вывод о возможности использования паракзтров свотсиэлу-чения ночесветкя для оценки ее радиорезистентности.

Теоретическая значимость исследований и практическая ценность. Полученные результаты дополнили представления cd экологии к динамике биолоинесценции ночесветки - одного из массовых представителей планктонного сообщества Черного моря. Изучение сезонной измзнчивости характеристик светоизлучения этого организма, их зависимости от размеров клетки, температуры и характера возбуждения биолюминесцентной систем позволили расширить знания о возмсаной экологической роли биолюминесценции одноклеточных. Разработанная методика исследования характеристик светоизлучения ночесветки при воздействии ^ -облучения может оказаться полезной при изучении влишям ионизирующее излучений на биолюминесценцию других систематических групп. Полученные „ззультаты вагны также для исследований, связанных с мониторингом окружающей среды и решением технических проблем, возникающих в процессе работы с источниками ионизирующих излучений.

- б -

Апробация диссертации. Основные псложокш диссертации представлялись на Международном симпозиуме "Взаимодействие между водой и жита веществом", Одесса,1975; первой Всесоюзной конференцга по биологии шельфа, Бладивосток,1975; второй Всесоюзной ко:ференщз' по морской биологии, Владивосток,1962; республиканской конференции "Экологи и рацнскальнсэ использование природных ресурсов кшогс региона Украины", Севастополь .1984; Всесоюзной конференции "Действие маши доз ионизирующей радиации на живые организмы", Севастополь,1984; Возсо-ьзном симпозиуме "Биохеыилюминесцекция в медицине и сельском хс-яРстЕе", Тадкент,1936; расширенном научном семинаре отдела планктона ШБШ АН УССР, Севастополь, 1990.

Публикации. Основные положения диссэртации оцубдиковагш в 10 научных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения, выводов и изложена на 167 страницах машинописного текста. Диссертация содеркит 20 таблиц, II рисунков; список литературы включает 333 источника,з том числе 113 'на иностранных языках.

ОБЪЕКТ И. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.'

Объектом исследований служил одноклеточный планктонный биошомикесцент Н. miliaris , тыбор которого диктовался следующими соображениями: всесезонность развития в Черном море, широкое географическое распространение в Мировом океане, относительно крупные размеры и отсутствие суточной ритмики свечения.

Изучение характеристик светоизлучения ночесветки проводили на специально»!.комплексе аппаратуры с применением химической и электрической стимуляции свечения. Прк химическо"" стимуляции ё качестве раздражителя использовали этиловый спирт, вводимый с помощью шприца в кювету из прозрачного оргстекла.

В качестве детекторов свечения применяли ^отоумножчтоли

и ФЗУ-64, работавшие в линейном рет.имо. Репесчой точной при калибровке аппаратуры служил радиаиомьнесцентн^. источник света из кристаллофосфора, активированного ^С.

Регистрацию характеристик биолюминесценции проводили на двухлучевом осциллографе CI-55, плейфозом осциллографа Ш-044, двухнаяальном магнитофона и перфораторе ГШ-1ЬСЧ.

Исследование зависимостей доза-эМнжг влияния -излучения на вшсиваемость, изменение размеров ночесвегки и характеристики ео светоизлучешя проводили на облучг.телях "Ji.'ffi-'Jf • М" и "Исследователь". В качестве источника ^'-излучения в этих

ТОП

облучателях используется Cs . В результате сказалось возможным исследовать влияние на ночесветку ^-излучения мошно-стьп от 0,С03 до 0,67 Гр'с"^ в диапазоне доз сблучега-я от 0,05 до 1000,0 Гр. ITpt этой дозы -облучения меньшие 10 Гр приведши за малые, от 20 до 100 Гр - за средние и свыше 100 Гр - за большие.

Просчет и измерение облученных и контрольных организмов под бинокулярным микроскопом проводили при дозах от 0,05 до 500,0 Гр включительно через каздые двое су-ок, а при дозах 750,0 и'1000,0 Гр - escecyí04H0. За средний размер клетки npi-нимали расстояние от основания щупальца до симметрично расположенной точки на противоположной стороне поверхности.

Характеристики свэтоизлучения ноч^светки регистрировали в первые 6-8 ч после радиационного воздействия а тагосе через 24 и 48 ч после облучения. Одновременно измеряли параметры свечения организмов, находящихся в контроле.

Обработку параметров светоизлучения ночесветки, представляющего собой одиночный островершинный иыпульс или их серии, проводили с соблюдением принципов обработки импульсной икфор-

доции. К основнш временный характеристикам относили: полную продолжительность светоизлучения , а также длительность свечения на уровне 0,1 , 0,5 (-¿0,5 ) и (^О.ь)

смшктудц вспышки. Кроме того определяли дчительность фронта нарастания импульса светоизлучения (^фд) и продолжительность его спада ) , определяемые ме^ду уровнями 0,1 и 0,£ амплитуды.

К ч1:слу энергетических параметров относили: энергию светоизлучения (Е ), упавшую на сы^ фотокатода амплитуду вспьадщ (А) (соответствующую иакси! ильному значению интенсивности светоизлучения; и мощность вспышки (Р ), равную средней интенсивности биодюмянесцентного сигнала на протяжении всего процесса свечения.

Важной характеристикой биолюминесценции йочесветки был параметр $ , являющийся отношением интенсивности светозого потока ее светоизлучения, прошедшего через интерференционный светофильтр с длинной волны 487 нм, близкой к шкещуцу оптического спектра биолюминесценции этого организма • к интегральному световому потоку вспышки. Изучение параметра О способствовало выявлению смещения максимума спектра свечения кочесветки, возникающего при воздействии иитзирующей радиации из-за изменения химического состояния компонентов ее биолюминесцентной реакции.

Весь полутчшшй экспериментальный материал был подвергнут статистической обработке на ЭВМ типа ЕС-1010, ЕС-1060 и ДЕЕС-2. Обработка наблюдений, после проверки нормальности распределения вари'чт в выборках, заключалась в определении средних значений исследуемых признаков, дисперсий и доверительных интервалов средних, значимости отличия этих параметров у контрольной и исследуемой популяций.

РЕЗУЛЬТАТ ИССЛЕДОВАНИЙ Сезонная динамика характеристик биолюьмнесценции ночесве-тки и их зависимость от размеров организма. Зависимость амплитуды высвечивания, длительности вспышки, ьнергии и мощности свечения ночесветки от ее размеров ксслздовади с помощью химической стимуляции у организмов, разбитых на б размерных классов: 0,25-0,33 мм; 0,34-0,41 мы; 0,42-0,50 1-м; 0,51-0,55 мм; 0,60-0,68 и 0,69-0,76 мм. Выяснилось, что при уровне значимости сб- 0,05 увеличение диаметра клетки на 0,15-0,20 мм сопровождается достоверным изменением вышеуказанных параметров ее светоизлучения. В частности, выразив увеличение объема, площади поверхности организма и полной энергии его биолшанес-цекции в единицах прироста от первоначального уровня, получили близкое совпадение в изменении энергии вспкаек с величиной поверхности плеток" а не их объема (рис.1).

верхности (2) и объема клетки (3) с увеличением размеров ночесветки.

Наиболее высокий коэффициент корраляцгш (0,91) был зарегистрирован между интегральной энергией вспшкк к величиной поверхности клетки, а наименьший (0,61) - между величиной поверхности и длительностью светоизлучения. Зависимость изменения исследованных характеристик бислюминесцекции ночесветки от ее размеров описывалась степенной функцией ви«а: У - аХБ, где: У - значение измеряемого параметра; X - величина поверхности клетки; "а" и "в" - коэффициенты.

Ирссоденнкй статистический анализ параметров светоизлуче-ния ночесветки позволил провести дальнейшие исследования на хлеткех 3-х достоверно отличшшдахся размерных классов: мелких (0,3*0,02 им),средних (0,5*0,02 мм) и крупных (0,7±0,02 им). Так, определение временных характеристик биолюшшесцентного имцульса у организмов разного размера провали на клетках указанные классов в весенне-летний период с использованием химической стимуляции свечения.

Выяснилось, что при существенных изменениях параметров светоиз лучения у клеток разного размера, длительность фронта "нарастания у всех классов размерных соотношений составляла около 1С?« от обцей длительности вегшшаи. Длительность спада имцульса с увеличением размеров организма возрастала от ЬО,Ъ% до 87,OA. Постоянство доли фронта нарастания при отмеченном ранее увеличении амплитуды светоизлучения с возрастанием размеров клетки приводит к существенному увеличению крутизны (нормированная амплитуда импульса на время ее достижения) биодк-минесцентной вешагки у крупных организмов. Следовательно, реактивность лхыияерцентнрй системы ночесветкй возрастает с увеличением ее.размера.

Изучение сезонной изменчивости биолюминесценции проводили, сравнивая парамеары вспышки в весенне-летний период ( май-

ишь) и в пари од зимней депрессии (январь). Сказалось, что амплитуда к мощность Сиол-эминесиепши ночесветки в указанные сезош отличаются незначительно. Выгсте с том, поскольку доля фронта нарастания вспысют ь об^ей длительности свегоиялучения зимой увеличивалась до 20Х, крутизна Сислюминесцентпого пмцу-льса ночесветки, а значит реактивность люминесцентной системы и информационные возможности еэ светоизлупения зимой у всех рагмерных групп существенно ниае, чем е летний период.

Постоянство доли фронта нарастания. биолюмикесцектной вспышки е пределах каждого сезона у организмов разного размера может служить "меткой" популяции к использоваться ею в экологических целях.

Изменение характеристик светоизлучешя ночесветки в раз-нче сезоны свидетельствует об отмеченном другими авторами влиянии температуры на физиологического состояние этого оргапиз-ма /Битюков, 1971/. Определенным подтверждением этого выпада служат результаты проведенного сравнения числа высветившихся при химической стимуляции организмов,'содержавшихся при температуре" воды 25, 17 и 7°С. Выяснилось, что при высокой температуре ночссветна высвечивалась в 1,5-2,0 раза слабее во всех размерных группах. Снижение температуры в опыте также приводило к уменьшению числа высветившихся организмов в сравнении с оптимальной температурой. Однако поскольку температура 7°С бл}яе к области оптимальных температурных условий для жизнедеятельности ночесветки /Павлова, 1971/, процент высвечивания организмов при этой температуре вше, чем при максимальной.

Сравнение процентов высветившихся организмов в различных размерных грушах показало несколько больнее число высвечиваний ночесветки с размером клетки 0,5 мм. Вместе с тем, измене-, ние температуры оказывалось более существенным для светсизлу-

чательыой способности ночесветки, чем ее размор.

Вариабельность параметров биолюмикесценцта ночесветки при различных гидах сеицуляции. Стабильность характеристик светоизлучения при химической и электрической стимуляциях изучали на экземплярах одного размера (0,5 мм), в един сезон (зима) , прг температуре оходо 18°С. Более 1200 экземпляров ночесветки было подвергнуто химической стимуляции и около 1400 -электрической. Изучены статистические ряда распределений амплитуды, длительности имцуаьса, фронта нарастания вертчпки, длительности ее спада к продолжительности светоизлучения на уровне С,5 амплитуды по кавдоуу типу стимуляции свечения.

Выяснилось, что при обоих видах раздражения люминесцентной системы наиболее стабильными-параметрами светоизлучения являлись полная длительность вспышки и продолжительность све- • тоиздучения на уровне 0,5 амплитуды.

При электрической стимуляции высЕЗчиваняе ночесветки происходило лучше сформированными импульсами, имевшими меньшие в 2-3 раза временные параметры при меньшей в 1,3 раза "амплитуде. Вое исследованные характеристики светоизлучения имели меньшую вариабельность, чем при химическое раздражении, "то свидетельствует о зависимости параметров "биолюминесценции от вида раздражения.

Изучение коэффициентов взаимной корреляции изучаемых характеристик ползало, что при обоих видах стимуляции амплитуда светоизлучения с временными параметрами вспышки значимо не коррелирует, что согласуется с данными других авторов /Гитель-зон и др., 1969/..Наибольший уровень связи ('0,79-0,91) зарегистрирован .ыевду'полной длительностью светоизлучения и временем его спада. При электрической стимуляции значимый коэффициент корреляции (г =0,56) обнаружен такие между длительностью

всшиьсн и временем ее нарастания, что также свпцетельструе.? о влиянии условий раздражения люминесцентной системы ночесветки на форму ее светоизлучелия.

Радиорезистентность ночесветки разного размена при тазли-чных температурите условиях. Изучали' влиянио на вкшвапмость ночесветки 3-х градаций следующих факторов: ионизирующего излучения ( 0; 125 и 250 Гр ) , температуры ( г);.15 и 25°С) и размера клетки (0,3; 0,5 и 0,7 мм) . Продолжительность одного эв-спершента составляла 30 суток. Все опыты провели з течение одного сезона (зима) при мощности дозы 1(-облучения 0,04 Fp'c'i С помощью метода множественной линеРной регрессии (программа Р2Н .пакета ВШ)Р) была оценена степень влияния казедого фактора на радиорезистентность ночесветки, характер их совместного действия и представлена математическая модель, апрокси-мирующая наблюдаемые биологические эффекты.

В результате выяснилось, что по сило влияния на выживаемость ночесветки воздействующие факторы следует расположить в следующей последовательности: доза ^-облучения и различные варианты ее взаимодействия с другими факторами, размер клетки н температура в опыте. При этом облучение хуже переносили мелкие клетки, а наиболее радиорезистентнымя оказывались организмы диаметром 0,5 ми. Экстремальное уменьпение температуры в опыте, равно как и значительное увеличение ее сверх оптимальной для ночесветки приводило к возрастанию резистентности к облучению всех размерных групп.

Комбинированное влияние ионизирующей радиации и температуры на ночесветку разного размера в любой момент времени после облучения может быть описано уравнение;«

/Vi 'А/ + АШ + АЗА4 + А1АЗА4 + А2АЗА4 + •

где: Mj. - число организмов ночесветки,доживших до времени t. ,

Л/о - начальное число организмов; А1 - температура (°С); А2 - диаметр клетки (мы) ; АЗ - время, прошедшее после облучения (сутки); А4 - доза -облучения ( Гр) .

Таким образом, полученные данные свидетельствуют с влия-нич условий опыта на результаты радиобиологических экспериментов с морсх:иыи планктошами.

Действие ^-излучения различной мощности на выживаемость и мор^ометр!>ческие характеристики ночесветки. В связи о отмеченным влиянием условий икелеричента на радиорезистентность ночесветки, дадькеГшше эксперименты по ее облучению провели не. клетках размером 0,5 мм при температуре 1б°0. Изучали вшива-емость и изменение диаметра меток при воздействии -излучение различной мощности.

Облучение в больших и средних дозах проводили при ыощнс-сти 0,04 и 0,57 Гр'с"*, а малыми - 0,003 Гр'с~*. Облучение но-чосветки в дозе 10 Гр проводили с использованием всех 3-х применявшихся в экспериментах мощностей У-излучения.

На рисунках 2 и 3 представлены кривые "доза-эффект'' воздействия больших к средних дог ^"-облучения на ночесветку. Графики построены в. полулогарифмическом масштабе, где по оси ординат отложены логарифмы выживаемости облученной ночесветки в % контролю, а по оси абсцисс - дозы облучения. Полученные результаты свидетельствуют,что величина полулетальной дозы определяется мощность.- ее сообщение. Бри этом меньшая мощность дозы ^-облучения сильнее угнетает выживаемость ночесветки. Так, при облучении ее с мощностью 0,67 Гр*с~* величина ДД50/ЗО сос~ тавила 370 Гр (. ;с.З ) ,а при мощности сообщения дозы 0,04 Гр* с"1 - только 200 Гр (рис.2 ) .

Уровень определенных величин ЗД50/30 свидетельствует о больших адаптационных возможностях ночесветки и позволяет счи-

250 500 750 1000

Рис.2. Воздействие средних и больших доз излучения

мощность?) 0,04 Гр'с~* на выживаемость ночесветки на 2-й (I) , 14-й (2 ) и 30-й (3 ) день после облучения.

1,0

• я

ТТо

250

1Ш) 750 в"

АС» -й—

Рис.3. Воздействие средних и больших доз X ~ излучения мощностью 0,67 Гр'с-* на выживаемость ночесветки. Обозначения прежние.

о

тать малыш ,цля нее дозы дс 20 и 37 Гр в зависимости от мощности их сообщения.

Общим для воздействия на морфометрию ночесветки больших и средних доз ^-облучения, сообщенных с указанными мощностями, оказывалось последовательное уменьшение диаметра облученных клеток с возрастанием дозн. Однако измените размера более консервативный критерий воздействия радиащи в сравнении с выживаемость». Так, наибольшее отличие от контроля в диаметре облученных в максимальной дозе 1000 Гр клеток при ыои^юс-тй дозы 0,67 Гр'с"* через 2 недели после радиационного воздействия составляло около 3054, тогда как отличиэ в числе доживших до этиго периода облученных клеток в сравнении с контролем составляло 56$. Примерно такое соотношение ьтих критериев наблюдали и в экспериментах с моцноотыо излучения 0,04 Гр'с~*.

В диапазоне малых доз обнаруже 1 их стимулирующее влияние на выкиваемость облученных: организмов на протяжен/" всего опыта. При этом, вывод о большей показательности критерия выживаемости в сравнении с критерием изменег 'я диаметра облученных клеток остается справедливым и в области малых доз.

Время наступления стимуляции зависело' от мощности сообщения дозы. Так, при мощности дозы 0,003 Гр'с"1 стимуляция наступала на 4-й день эксперимента по облуче- -по ночесветки в дозе 10 Гр, при мощности 0,04 Гр'с"1 - на 6-й день, а при мощности 0,67 Гр'с~* - на двенадцатый. Это свидетельствует о том, что определенные мощности сообщения дозы могут модифицировать воздействие даже малых доз ионизирующей радиации.

Обнаруженная стимуляция жизнедеятельности ночесветки, облученной в малых дозах ^ -излучения, согласуется с выводом о всеобщей закономерности этого явления д^я одноклеточных организмов /Кузин, 1977/.

Воздействие -излучения на характеристики светоизлучения ночесветки при химическом возбуждении ее биолюминесцентной системы. При облучении ночесветки размером ,0,5 мм в дозах 0,1 - 48,0 Гр с мощностью сообщения дозн 0,67 Гр'с"* изучали амплитуду и длительность вспышки на уровне 0,5 амплитуды, нормированные к таковым контроля.

Облучение ночесветки приводило на определенном этапе развития лучевого поражения к увеличению амплитуды биолюиинесцен-тных вспышек. При этом, стимуляция амплитуды светоизлучения не носила .постоянного характера и заканчивалась тем быстрее, чем больпе доза облучения (таблЛ) . Так, при,дозе 48,0 Гр увели-

Таблица I. Влияние ^-излучения на некоторые параметры биолюминесценции ночесветки при химическом раздражении.

Доза : Пара-: В рем я ч

Гр • метр ' I : 2 : : . 3 : 4 : 5 : 24 : 48

0,1 А 89,4 - 96,8 ' 90,0 109,4 93,7 100,6

¿0,5 114,8 - 83,5 105,6 90,7 93,0 101,7

т ? А 97,4 - 96,0 88,4 110,2 142,3 163,8

А),5 114,3 - 136,6 153,4 160,3 119,2 168,7

7,8 А ' 79,1 85,8 89,5 98,2 122,0 107,5 86,4 123,5 102,4 ПОД 107,5 123,7 95,8 154,0

27,7 А 108,0 85,3 119,9 138,1 98,4 170,0 111,4 129,3 77,3 118,0 89,0 104,6 93,5 147,8

48,0 А ¿0,5 128,8 90,2. 106,4 74,4 97,4 127,3 53,8 118,6 85,7 125,3 97,0 123,1 70,8 108,5

чение амплитуды светоизлучения регистрировали уже в первый час после' облучения, а при дозе 7,8 Гр-к 5-му ча~/. Вместе с тем. стимуляция свечения после облучения в дозе 48,0 Гр за::анчива-

гась к 3-му часу, а при дозе 7,8 Гр - через сутки. При облучении в доче 1,2 Гр стимуляцию амплитуды биолюминесцентннх вспшек наблюдали деда через 48 ч после радиационного воздбй-стеил (табл.1) .

Полученные результаты хорошо согласуются с получекнши нами ранее в зимник соэон /Токарев, 1979/. Таким обрезом, обнаруженное увеличение интенсивности биолюминесценции ночесвет-ки после облучения ее малыми и близкими к ним дозами ^-облучения носит всосезснный характер.

Влияние У^-издучения различной мощности на хаьактешсти-ки биолюминесценции ночесветки при электрическом возбуждении еа светоиз л учения. Исследовали характеристики биолюминесценции ночесветки размером 0,5 ш, облученной в доэо от 0,1 до 1000,0 Гр. Дозы в диапазоне 0,1 - 10,0 Гр сообщали с мощностью 0,04 Гр'с;?1, а р дозах 100,0 и 1000,0 Гр - 0.67 Гр'с"1. Облучение в дозе 500,0 Гр проводили с обеими мощностями.

Наиболее значительно в течение первого часа после воздействия радиации изменялась амплитуда гопншни (тайл.2). Причем при дозах от 0,1 до 10,0 Гр включительно отмечали увеличение интенсивности светоизлучения, а при средних и больших - уменьшение ее. Коэффициент корреляции между амплитудой биолюминесценции и дезой -облучения оказался отрицательным и равным -0,92$ 0,07. Существенные изменения параметров светою -лучения уже на первом часу после облучения свидетельствуют о коротком латентном периоде отклика биолюминесцентной системы ночесветки на воздействие ионизирующей радиации.

В отличие от амплитуды, длительность биолюминесцентних вспышек в течение первого часа после облучения возрастала с увеличением дозы (тайл.2). Коэффициент корреляции между этими параметрами оказался положительна.: и ниже по абсолютному зна-

Таблица 2. Воздействие ^-облучения на характеристики свето-излучения ночвсветки. Знаком "+• отмечено облучение с мощностью дозы 0,67 Гр'с~*.

Доза ! Пера-:_В Р е М я 4

Гр ¿метр 1 I : 2 : 4 : 24 : 48

А 121,0 101,5 78,0 97,6 117,4

0,1 4,5 77,2 83,0 120,6 80,3 118,4

б 105,8 95,6 71,6 135,7 93,3

А 106,6 97,8 89,6 101,8 104,6

1.0 4,5 78,9 1С6,6 131,5 103,1 103,6

в 88,6 95,5 96,4 114,9 83.5

А 106,5 116,8 88,3 90,0 96,6

10,0 4,5 82,6 93,8 149,1 171,4 103,7

В 71,6 103,4 . 73,5 103,4 82,9

А '82,2 105,1 86,5 83,7 72,4

100,0 + 4,5 95,5 140,6 • 1*0,5 56,6 136,3

е 81,7 127,6 105,4 107,2 114,3

А 81,2 91,8 77,7 66,4 70,3

500,0 + 4,5 129,7 78,4 104,1 92,6 109,0

е 95,5 89,0 101,3 109,4 113,8

А 84,7 76,2 79,9 8С;5 67,2

500,0 117,8 139,5 111,6 98,3 124,3

99,3 86,3 130,1 104,4 122,1

А 46,9 66,8 * 68,0 54,4 40,3

1000,0 + 4,5 104,7 110,3 118,5 5Б,3 42,6

в 115,0 101,2 111,6 118,1 141,6

чению: 0,67 * 0,24.

Изменение во времени характеристик биолюминесценции иоче-

светки после "У-облучения носило осциллирующий характер. При атом, периоды изменения этих характеристик и их фаза определялись »еличиной дозы облучения (табл.2) . Это является следствием взаимодействия двух процессов: собственных колебаний фермент-субстратного комплекса хеыилюминесцентной реакции /Дечев, Матвеев, 1969/ и фазового характере изменения активности ферментов и субстратов при действии радиации / Вигпа ег е1. ¿965/.

Вторично высокий уровень корреляции между амплитудными и временными характеристиками биоломиносценции ночесветки с одной стороны и величиной дозы облучения был зарегистрирован через 48 ч поело радиационного воздействия.Для ашшггуды свето-излучения коэффициент корреляция остается отрицательным и равным -0,88 - 0,07, а для длительности вспышки - становится таковым, но существенно выше по величине: -0,82 - 0,12.

Изменение спектрального соотно. >ния" $ во времени после облучения не носило четко выраженной закономерност (табл.2). Однако через 4 ч после облучения и' вторично через 48 ч после радиационного воздействия по значению £ можно определит*» полученную организмом величину дозы. Так, в диапазоне малых доз величина спектрального соотношения составляла менее 10094, а в диапазоне средних и больших доз - более 100# (табл.2 ) .

С повышением дозы ^-облучения увел: ивалась доля невыс-ветившгхсг организмов. Уравнение линейной регрессии этой зависимости имело вид: У = -208,6 + 1,98Х. Коэффициент корреляции мевду этими параметрами положителен и равен 0,78 - 0,21.

Для изучения влияния мощности ^-излучения на характеристики биолюминесценции выбрана определенная ранее критическая для ночесветки доза ^-облучения, равная 500,0 Гр /Токарев и др., 1982/ при мощности ее сообщения в 0,0ч и 0,67 Гр'с Эксперименты показами отсутствие явно выраженного пбхректа

мощности излучения на характеристики светоизлучения. Это свидетельствует о значительной устойчивости биолюминесцентной системы ночесветки к изменению мощности сообщения дозы ^-облучения. Иными словами в использованном даапазоне мощностей X -излучения для молекул люгиферин-люциферазного комплекса энергия ионизации менее важна, чем сам факт радиационного поражения.

Оценка применимости характеристик светоизлучения ночесветки для исследования ее радиорезистентности. В целях определения возможности использования характеристик биолюминесценции для изучения радиорезистентности ночесветки провели сопоставление биофизических и радиобиологических показателей ее жизнедеятельности.

Так как наибольший уровень связи величины поглощенной дозы ^-излучения с пострадиационными характеристик .ми биолюминесценции зарегистрирован сразу после облучения и через 48 ч, для сопоставления выбрали значения'измеряемых параметров све-' тоизлучения облученных организмов в эти временные интервалы. Дачными по выживаемости облученной популяции служили результаты, -полученные через 48 ч после радиационного воздействия -первой точки временного интервяла изучения радиорезистентности ночесветки в болышкствв опытов. Были вычислены коэффициент уравнения регрессии и определен уровень корратяции между исследуемыми ¿царанетрами.

В результате наибольший коэффициент корреляции ^ 0,94) зарегистрирован между.амплитудой светоизлучения ночесветки и ее выживаемостью через 48 ч после облучения. Коэффициент корреляции между интенсивностью биолюминесценции на протяжении первого часа после облучения и выживаемостью так», достаточно высок ( 0,92) . В этот же отрезок времени высока по абсолютному

значению связь между длительностью светоизлучения и выживаемостью ночесветки ( -0»81 ) .

"^ким образом, характеристики биолюминесценции могут использоваться для исследований радиорезистентности ночесветки.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Энергетические и временные характеристики биолюминесценции ночесветки определяются размером организма. Зарегистрирована сезонная изменчивость параметров светоизлучения, их зависимость от температуры среды обитания и вида раздражения люминесцентной системы.

2. Реактивность люминесцентной системы ночесветки и информационные возможности ее светоизлучения в летний сезон у всех размерных групп существенно выше, чем в зимний период.

3. Наиболее стабшп ыми параметрами высвечивания ночесветки при любом ьи^е раздражения ее люминесцентной системы являются полная длительность вспышки и длительность светоизлучения на уровне 0,5 амплитуды.

4. Условия эксперимента могут существенно модифицировать влияние на ночесветку ионизирующей радиации. Экстремальное увеличение или уменьшение температуры от уровня оптимальной для ночесветки приводит к возрастанию резистентности к облучению всех использованных з экспериментах раомерных групп этого организма.

5. Малыш дозами ^-облучения могут считаться для ночесветки дозы меньшие 37 Гр при мощности сообщения дозы 0,67 Гр*с~* и меньшие 20 Гр при мощности дозы 0,04 Гр'с"*.

6. Изменение диаметра облученных организмов является менее выраженным критерием воздействия ^ -облучения в сравнении с их выживаемостью.

7. Зарегистрирована всесеэонная высокая чувствительность биолюминесцентной системы ночесветки и короткий латентный период ее отклика на воздействие ионизирующей радиации.

8. В диапазоне малых доз ^-облучение оказывает стимулирующее воздействие на выживаемость и амплитуду светоизлуче-ш ночесветки. Дозы Y -облучения большие 100 Гр кнгибируют выживаемость и интенсивность биолюиинесцешзш ночесветки.

9. Показана устойчивость люминесцентной системы ночесветки к изменению мощности сообщения дозы ^ -облучения. В использованном диапазоне мощностей ^-излучения для молекул люци-ферин-люциферазного комплекса энергия ионизации менее важна, чем сам факт радиационного поражения.

10. Характеристики светоизлучения Nootiluca oiliaria Sor. могут использоваться в качестве критерия оценки ее радиорезистентности. Экспрессивность параметров биолюминесценции как показателя жизнедеятельности ночесветки и современный метод экспрессной регистрации характеристик ее светоиэлучения

•делают благоприятной такую перспективу.

СШССК

- работ, опубликованных по теме диссертации.

1. Токарев D.H., Битюкор Т.П. Экология и характеристики свечения ноктилюки над шельфом Черного моря //■ Биология шельфа: Тез.докл. Всесоюз. коифер. по биологии шельфа.- Владивосток, I9751,- С. 171-172.

2. Токарев Ю.Н. Действие гамма-облучения на биолюминесценцию Noctiluca miliaria // Радиобиология, 1976,- Т. 16, вып.1,- С. I3I-I34.

3. Токарев Ю.Н. Влияние различных доз гамма-излучения на биолюминесценцию черноморской кочеспетки // ВзаимодойстЕие меяду водой и живым веществом,- М.:Наука,1979.-Т.2.-С. E8-4I.

4. Токарев Ю.Н., Соколоь Б.Г., Рыжов H.H. Изменение характеристик биолюминесценции черноморской ночесвотки под воздействием гамма-облучения У/ Экология моря, 1982. - Был. 9. -С. 89-94.

5. Токарев D.H. Характеристики светоизлучзния как тест радиорезистентности морских планктонных организмов при действии малых доз гамма-облучения // Всесоюз. конфер. по действию малых доз ионизирующей радиации: Тез.докл.- Севастополь,окт. 1984.- Киев, 1984. - С. 95.

6. Токарев D.H. Сравнительная характеристика применимости некоторых радиобиологических критериев для оценки воздействия ионизируюupix излучений на черноморские планктонные организмы // Материалы конфер. "Экология и рациональное использование природных ресурсов шного региона Украины" / АН УССР, Морской гедрофиз. ин-т.- иевасгопол?, 1984.- Т.2.- С.331-334.-Деп. в ВИНИТИ 08.10.84, К? 6612.

7. Евстигнеев П.В., Токарев D.H. Исследование биофизических характеристик светсизлучения и раздражимости перидиней в зависимости от их размеров // Молодые ученые и основные направления развития современной биологии: Труды 16 науч. конфер. молодых ученых биолог, фак-та МГУ, Москва, 23-26 апреля IPS5.- Ч.2.- С. 103-107.- Деп. в ВИНИТИ 18 07.85, № 5200.

8. Токарев D.H. К вопросу о механизме воздействия ионизирующих излучений на характеристики светоизлучения морских планктонных биолюминесцентов П Материалы Всесоюз. симпозиума "Биохемилюшшесценция в медицине и в сельском хозяйстве".-Ташкент, ФАН, 1987.- С. 104-106.

9.' Токарев D.H. Изучение радиорезистентности ноктшшки в онтогенезе при различных температурных условиях // Радиобиология, 1990.- Т. 30, вып. I.- С. 135-137.

10. Tokarev Ju.H. Influence of different dosou of gamma-radiation on bio luminescence of tho Black Sea spot; lea Ho-otlluca nlllarlo Sur. // Abet, paper for Internat. eyxup. "Interaction between water an-1 living matter*.- Odeeaa, 1975»- P. III-II2.

1 T^ff/