CC BY
58
ФАКТОРИАЛЬНАЯ ЭКОЛОГИЯ
АНАЛИЗ СОДЕРЖАНИЯ МЕТАЛЛОТИОНЕИНОВ У ДВУСТВОРЧАТЫХ МОЛЛЮСКОВ РАЗНЫХ ВИДОВ, ОБИТАЮЩИХ В ВОДОЕМАХ С РАЗЛИЧНОЙ СТЕПЕНЬЮ АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ
И.А. Данилин1, В.В. Павловская2, Е.А. Залуцкая2
1 Всероссийский НИИ сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии Россельхозакадемии,
249032, Обнинск, Россия 2 Факультет биоресурсов и природопользования,
Калининградский государственный технический университет,
Советский проспект, 1, 236006, Калининград, Россия
Установлено различие в содержании белков металлотионеинов между пресноводными моллюсками Игетепа ро1утогрИа и моллюсками МуШиз ес1иИ$, обитающими в морских водоемах. Проведен сравнительный анализ содержания металлотионеинов в ткани моллюсков, обитающих в пресноводных и морских водоемах.
В настоящее время широкое распространение получили методы биоиндикации, которые имеют преимущество перед физико-химическими методами анализа, т.к. позволяют оценивать эффекты сочетанного действия поллютан-тов физической и химической природы. Перспективным методом оценки состояния биоценоза водоема выступает удельное содержание белков металлотионеинов (МТ) в органах и тканях водных организмов. Такой метод с использованием морских моллюсков разрабатывался для оценки экологического состояния пресноводных и морских биоценозов [1].
МТ в клетках и тканях организмов связывают ионы тяжелых металлов и выводят их из организма, участвуют в регуляции уровней Тп и Си. Увеличение содержания МТ в тканях животных организмов свидетельствует об ответной реакции организмов на загрязнение окружающей среды.
Индукция синтеза низкомолекулярных, металлсвязывающих белков — МТ в клетках и ткани, является ответом на действие стрессорных факторов физической и химической природы, в том числе тяжелых металлов (ТМ) и радионуклидов [5,6,7].
Из химических веществ, загрязняющих водную среду, реальную угрозу для жизнедеятельности гидробионтов представляют ТМ и их соединения. Опасность заключается не только в ихтиологической активности (токсичности), но и способности к аккумуляции в многочисленных компонентах экосистем. В отличие от органических загрязняющих веществ, которые со временем утилизируются и выводятся из биосферы, ТМ способны долго сохранять биологическую активность.
Выбор объекта обусловлен тем, что моллюск вида Огещелд ро1утогрка. повсеместно распространен в Европе и Северной Америке, (природный фильтратор), способен накапливать в мягкой ткани ТМ, радионуклиды и другие поллютанты. Однако отсутствует полная, либо имеется противоречивая информация о зависимости содержания МТ и ТМ в ткани моллюсков и концентрации ТМ в воде.
Вид мидии МуШив ейиИз также является природным фильтратором, который широко распространен в Балтийском море.
Целью нашей работы является анализ содержания МТ у моллюсков разных видов, обитающих в морских и континентальных пресноводных водоемах.
Моллюсков отлавливали в июне 2004 г. Вид Mytilus edulis собирали в прибрежной зоне Балтийского моря в рекреационной зоне г. Пионерский, а моллюсков Dreissena polymorpha — в о. Форелевое (п. Прибрежный, Калининградской области).
Определение содержания МТ методом радиоактивных индикаторов. Метод основан на замещении ионов металлов, хелатированных в МТ, на радиоактивный 109Cd. Индикаторный реагент: 109CdCl2 и CdCl2 в 0.01М Трис-НС1-буфере, pH 7.4 (суммарная концентрация Cd2+ в смеси - 2.0 мкг/мл, радиоактивность - 40.0 кБк/мл) [1].
Статистическую обработку результатов проводили с использованием программного пакета Excel, учитывая 95%-ный доверительный интервал средних значений. Достоверность различия средних значений определяли по критерию Стьюдента.
Установлено межвидовое различие в содержании МТ между морскими моллюсками Mytilus .edulis и пресноводными Dreissena polymorpha. В июне 2004 года удельное содержание МТ в мягкой ткани Dreissena polymorpha составило 5,7±1,2 мкг/г. В среднем удельное содержание МТ в мидиях в 6 раз выше, чем в моллюсках-дрейссена. Вероятно, это связано с характером питания и условиями обитания моллюсков (рис.1).
Разнообразные виды животных обладают различной способностью синтезировать МТ. Моллюски являются природными фильтраторами, обладают разной способностью поглощать из воды растворенные химические вещества, в том числе и ТМ. Полученные в настоящем исследовании результаты свидетельствуют о присутствии достоверных отличий удельного содержания МТ в ткани дрейссены и мидии. Возможно, это связано с различиями в рационе питания. Известно, например, что поглощение Cd из морской воды устрицами усиливается с увеличением количества пищи [8]. .Детс^я^объясняют это тем, что присутствие корма в виде фитопланктркйгинжщтрует увеличение потока воды через жабры устриц. Следовательно,: 'исследование„устриц в от-
S
I
| 30.00
2 25.00
ф
s !
I 20.00 1
Ш
d
о 10.00 -|
§ 5.00
1
2
3
4
Рис. I. Удельное содержание МТ у моллюсков разных видов, по оси абсцисс: 1 - перловица; 2 - беззубка; 3 - дрейссена; 4 - мидия
сутствие источника питания может приводить к заниженной оценке поглощения ТМ и, как следствие, содержания МТ.
В эксперименте условия обитания моллюсков отличались, поэтому различия в уровне МТ могут объясняться, как рационом питания, так и тем, что данный уровень МТ является эволюционно сложившейся характеристикой данного вида моллюсков. Различия в индукции МТ были показаны для моллюсков Масота balthica и Littorina littorea в работах [9,10].
Установлено достоверное половое различие в уровне МТ между самцами и самками Dreissena polymorpha, что составляет соответственно: у самцов 4,3 мкг/г; у самок 10,4 мкг/г. Впервые были установлены межвидовые различия в содержании МТ. Было достоверно показано различие в содержании МТ между Dreissena polymorpha и Mytilus edulis. В среднем удельное содержание МТ в Mytilus edulis в 4,35 раза выше, чем в Dreissena polymorpha. Вероятно, это связано с характером питания и условиями обитания моллюсков.
Измерение уровня МТ у моллюсков перловица и беззубка, обитающих в водоемах, отличающихся по скорости течения, типу дна (илистое, песчаное), обилию корма, но обладающих одинаковым качеством воды (II класс, определенный методом Ф. Вудивисса), показало отсутствие различий. Уровень МТ у моллюсков катушка, прудовик, шаровка, обитающих в Белкинском пруду (Калужская область, г. Обнинск), практически не различался и по величине составлял около 2 мкг/г мягкой ткани, что в 3,7 раза меньше чем в мягкой ткани Dreissena polymorpha и 15,5 раз по сравнению с Mytilus edulis.
Вероятно, содержание МТ в ткани моллюсков является величиной, зависящей от вида моллюска, среды обитания и характера питания. Поэтому при проведении работ по биоиндикации водных экосистем необходимо оценивать контрольный уровень МТ, характерный для данного вида моллюска.
На основании полученных данных установлены достоверные половые различия в уровне МТ в тканях Dreissena polymorpha. Впервые были установлены межвидовые различия в содержании МТ между Dreissena polymorpha и Mytilus edulis.
ЛИТЕРАТУРА
1. Данилин И.А., Сынзыныс Б.И., Козьмин Г.В., Ротт Г.М. Экспериментальное обоснование нового метода биотестирования пресноводных водоемов по содержанию белков-металлотионеинов в органах и тканях двустворчатых моллюсков // Экология. - 2002. - N 5. - С. 383-386.
2. Котеров А.Н., Филиппович И.В. Радиобиология металлотионеинов // Радиац. биол. радиоэкол. - 1995. - Т. 35. - Вып. 2. - С. 162-180.
3. Bebianno M.J., Langston W.J. Metallothionein induction in mussels exposed to a metal mixture / Metallothionein IV. - Ed. C. Klaassen. Basel: Birkhauser Verlag, 1999. - P. 187-194.
4. Bremner I. Nutritional and physiologic significance of mettallothionein // Methods En-zymol. - 1991. - V, 205. - P. 25-39.
5. Hardy J.T., Sullivan M.F., Crecelius E.A., Arts C.W. Transfer of cadmium in phytoplancton-oyster-mouse-food chain //Arch. Environ. Contain. Toxicol. - 1984. - V. 13. - P. 419-425.
6. Klaassen C.D., Lehman-McKeeman L.D. Induction of mettallothionein // J. Amer. College Toxicol. - 1989. - V. 8. - P. 1315-1321.
7. Lafontaine Y., Gagne F., Blaise C., Costan G., Gagnon P., Chan H.M. Biomarkers in zebra mussels {Dreissena polymorpha) for the assessment and monitoring of water quality of the St Lawrence River (Canada) // Aquatic Toxicology. - 2000. - V. 50. - P. 51-71.
8. Langston W.L., Zhou M. Cadmium accumulation, distribution and elimination in the bivalve Macoma balthica: neither metallothionein nor metallothionein — like proteins are involved // Mar. Environ. Res. - 1987. - V. 21. - P. 225-237.
9. Langston W.L., Zhou M. Cadmium accumulation, distribution and metabolism in the gastropod Littorina littorea: the role of metal-binding proteins // J. Mar. Biol. Assoc. UK. - 1987. - V. 67. - P. 585-601.
10. Roesijadi G. Metallothionein indication as a measure of response to metal exposure in aquatic animals // Environ. Health. Perspect. - 1994. - V. 73. - P. 83-90.
ANALYSIS OF THE METALLOTHIONEIN CONCENTRATION IN BIVALVE MOLLUSCS TISSUES FROM RESERVOIRS WITH DIFFERENT ANTHROPOGENIC CONTAMINATION
I.A. Danilin1, V.V. Pavlovskaya2, E.A. Zaluckaya2
1 Russian Institute of Agricultural Radiology and Agroecology, RAAS,
249032 Obninsk, Kaluga region, Russia 2Kaliningrad State Technical University,
236006 Kaliningrad, Kaliningrad region, Russia
In the result of the researches the basic metallothioneins levels of molluscs Mytilus edulis. and Dreis-sena polymorpha were found. Metallothioneins — proteins were chosen as a biological response to the anthropogenic contamination. From the ecological viewpoint according to the present information the increased concentration of MT in tissues could be interpreted, as response organisms, to anthropogenic pollution, including heavy metals and radionuclides.
