Биологические эффекты геомагнитной активности: наблюдения, эксперименты и возможные механизмы Текст научной статьи по специальности «Биотехнологии в медицине»

Труды ИБВВ РАН, вып. 84(87), 2018

Transactions of IBIW, issue 84(87), 2018

УДК 577.359

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ГЕОМАГНИТНОЙ АКТИВНОСТИ: НАБЛЮДЕНИЯ, ЭКСПЕРИМЕНТЫ И ВОЗМОЖНЫЕ МЕХАНИЗМЫ

В. В. Крылов

Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН 152742 пос. Борок, Ярославская обл., Некоузскийр-н, e-mail: [email protected]

В обзоре представлены современные данные о биологических эффектах геомагнитной активности. Обсуждаются корреляции между геомагнитными индексами и медико-биологическими показателями. Приведены данные экспериментальных исследований влияния имитации геомагнитных бурь на основе естественных сигналов на биологические объекты. Рассматриваются возможные механизмы влияния геомагнитной активности на организмы. Особое внимание уделено циркадной гипотезе, согласно которой геомагнитная активность воспринимается организмами как нарушение суточной геомагнитной вариации, используемой в качестве экзогенного водителя биологических циркадных ритмов. Рассмотрено возможное участие криптохромов в этих процессах в качестве биологического детектора геомагнитных флуктуаций. Обсуждается роль мелатонина и белка, кодируемого геном CG8198, в возникновении биологических эффектов геомагнитной активности. Рассматриваются перспективы изучения механизмов воздействия геомагнитных бурь на организмы.

Ключевые слова: геомагнитная буря, суточная геомагнитная вариация, мелатонин, криптохром.

DOI: 10.24411/0320-3557-2018-10016

ГЕОМАГНИТНАЯ АКТИВНОСТЬ

Геомагнитной активностью называют возмущения геомагнитного поля, вызванные изменением электрических токов в магнитосфере и ионосфере Земли. Основная причина таких изменений - поток возмущенного солнечного ветра, который взаимодействует с геомагнитным полем и привносит дополнительную энергию к существующей токовой системе. Геомагнитные бури и суббури - наиболее интенсивные проявления геомагнитной активности [Akasofu, Chapman, 1972]. Геомагнитные пульсации, регистрируемые в диапазоне до 5 Гц, - более слабое её проявление. В зависимости от происхождения и диапазона регистрируемых частот геомагнитные пульсации делят на девять типов [Jacobs et al., 1964], описание которых выходит за рамки данной работы.

Геомагнитные бури, суббури и пульсации определяют на магнитограммах, регистрируемых геомагнитными обсерваториями. Для оценки и систематизации геомагнитной активности используют различные глобальные и локальные показатели. К глобальным показателям относятся некоторые индексы геомагнитной активности (Dst, Kp, AE и др.) рассчитываемые на основе сигналов, зарегистрированных несколькими геофизическими обсерваториями в различных точках планеты. Локальные же изменения геомагнитной активности описываются, прежде всего, магнитограммами, записанными в конкретном месте и геомагнитными индексами (К, а и др.), рассчитанными на основе этих магнитограмм. Для проведения корректного сравнительного ана-

лиза необходимо привести наиболее часто встречающиеся показатели геомагнитной активности и различия между ними.

Dst (сокр. от disturbance storm time) индекс. Вычисляется на основе измерения горизонтальной компоненты геомагнитного поля вдоль меридиана без вековых и солнечно-суточных вариаций несколькими приэкваториальными низкоширотными станциями [Sugiura, Kamei, 1991]. Dst-индекс указывается как отрицательное значение магнитной индукции поскольку геомагнитная буря отражается в уменьшении горизонтальной компоненты геомагнитного поля на низких широтах.

К и Кр индексы. К-индекс - это локальный показатель геомагнитной активности, привязанный к конкретной станции наблюдения. К-индекс варьирует в диапазоне дискретных значений от 0 до 9 и пропорционален максимальному возмущению горизонтальных компонент геомагнитного поля за вычетом спокойно-суточной вариации на данной станции за трехчасовой интервал мирового времени [Bartels et al., 1939]. Для конвертации возмущения горизонтальных компонентов геомагнитного поля в К-индекс используют специальные таблицы. Kp-индекс - это глобальный показатель геомагнитной активности, который вычисляется как средневзвешенное значение К-индексов, определенных несколькими геомагнитными обсерваториями, расположенных между 60 и 44 градусами северной и южной геомагнитных широт [Bartels, 1949; Takahashi et al., 2001].

а и ад индексы. Эти индексы являются линейным аналогом К и Кр индексов. а и ар индексы определяются в нанотеслах и представляют собой среднее локальное и глобальное значение вариации магнитного поля соответственно за трёхчасовой интервал [BertheПer, 1994]. Среднесуточные значения индексов а и ар записываются как А и Ар.

нТл

6 12 18

Рис. 1. Сигнал сильной геомагнитной бури в направлении трех компонент геомагнитного поля, зарегистрированный 30-31 октября 2003 г. Область косой штриховки соответствует начальной фазе, горизонтальной штриховки - главной фазе и вертикальной штриховки - фазе восстановления геомагнитной бури.

Fig. 1. The three-component signal of the severe geomagnetic storm recorded on the 30th and 31st of October in 2003. The oblique hatching area corresponds to the initial phase, horizontal hatching - to the main phase, and vertical hatching - to the recovery phase of the geomagnetic storm.

АЕ-индекс (индекс авроральной электроструи). Глобальный индекс геомагнитной активности, вычисляемый на основе данных сети обсерваторий, расположенных в северном полушарии между 60 и 70о геомагнитной ши-

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ

Наиболее распространенный подход к изучению биологических эффектов геомагнитной активности подразумевает поиск корреля-

роты, - разность между максимальным положительным (AU) и максимальным отрицательным (AL) отклонением горизонтальной H-компоненты геомагнитного поля от спокойного уровня (AE = AU - AL) [Davis, Sugiura, 1966]. Индекс АЕ приводится в нанотеслах для различных временных интервалов.

Считается, что геомагнитные бури (рис. 1), т.е. регистрируемые повсеместно существенные изменения геомагнитного поля, могут оказывать воздействие на протекание биологических процессов. Существует классификация интенсивности геомагнитных бурь на основе значений описанных выше геомагнитных индексов Loewe и Prolss [1997] (табл. 1). Последовательность флуктуаций, связанных с геомагнитной бурей, геомагнитного поля описывают несколькими фазами. Начальная фаза характеризуется незначительным усилением флуктуаций геомагнитного поля в меридиональном направлении. Главная фаза описывается относительно резкими изменениями напряженности геомагнитного поля. Фаза восстановления представляет собой медленное колебательное возвращение напряженности геомагнитного поля к невозмущенным значениям (рис. 1). Продолжительность геомагнитных бурь колеблется от нескольких часов до нескольких суток [Akasofu, Chapman, 1972].

Таблица 1. Классификация геомагнитных бурь [Loewe, Prolss, 1997]. Представлены максимальные значения геомагнитных индексов и размах значений для Dst-индекса

Table 1. Storm classification [Loewe, Prolss, 1997]. Maximum values of geomagnetic indices and the range of Dst-index are given

Класс бури Storm class Dst ap Kp AE

слабая -30..-50 нТл 27 4o 542 нТл

weak

умеренная -50..-100 нТл 48 5o 728 нТл

moderate

сильная -100..-200 нТл 111 7- 849 нТл

strong

очень сильная -200..-350 нТл 236 8+ 1017 нТл

severe

экстремальная < -350 нТл 300 9- 1335 нТл

great

ГЕОМАГНИТНОЙ АКТИВНОСТИ

ций между геомагнитными индексами и различными параметрами функционирования живых систем. Для выполнения такой работы не-

обходим доступ к медико-биологическим или иным данным, зарегистрированным в течение длительного периода наблюдений. Эти длительные ряды наблюдений сопоставляются с данными о геомагнитной активности, большая часть которых находится в открытом доступе. Относительная простота подобных работ, не требующих проведения отдельных экспериментов, привела к накоплению огромного массива информации. За последние полвека в рецензируемых научных журналах опубликовано несколько сотен сообщений об обнаружении значимых корреляций между биологическими процессами и различными проявлениями геомагнитной активности. С подробным описанием примеров подобных корреляций можно ознакомиться в следующих обзорах: [Zhadin, 2001; Stoupel, 2002; Palmer et al., 2006; Mendoza, de la Pena, 2010; Breus et al., 2016].

Указанный подход может справедливо быть подвергнут критике. Во-первых, приступая к анализу данных, исследователи, занимающиеся поиском корреляций между геомагнитной активностью и биологическими процессами, зачастую имеют на руках как несколько зарегистрированных медико-биологических параметров, так и набор показателей геомагнитной активности, которые отличаются высокой степенью зависимости [Fares Saba et al., 1997]. При этом довольно часто выполняется корреляционный анализ по принципу каждый медико-биологический параметр с каждым из геомагнитных индексов. Такой подход следует рассматривать как множественное сравнение. В подобных ситуациях вероятность обнаружить случайную корреляцию там, где её на самом деле нет, растёт. Это статистическая ошибка первого рода [Benjamini, Hochberg, 1995]. Для установления достоверной связи необходимо вводить более строгий уровень значимости, используя статистические поправки. Однако в некоторых публикациях сообщается о достоверных корреляциях без использования соответствующих статистических поправок [Stoupel et al., 1996; Stoupel, Shimshoni, 1991].

Другим поводом для сомнений является использование в подобных работах глобальных индексов геомагнитной активности [Babayev, Allahverdiyeva, 2007]. Как указывалось ранее, расчёты глобальных индексов производятся на основе магнитограмм, полученных на разных широтах, что позволяет оценить различные процессы в ионосфере и магнитосфере Земли. Так, Dst-индекс несет информацию о планетарных возмущениях во время геомагнитных бурь, т.е. об экстремальных ва-

риациях геомагнитного поля, регистрирующихся по всему земному шару. AE-индекс отражает геомагнитные возмущения в аврораль-ной (полярной) зоне — т.е. геомагнитные суббури. Kp-индекс используют для общей характеристики возмущенности магнитосферы [Петрукович, 2008 (Petrukovich, 2008)]. Из-за этих различий не существует взаимооднозначного соотношения между индексами [Fares Saba et al., 1997]. Например, умеренные геомагнитные бури с Dst в пределах -100 ... -200 нТл можно описать Kp-индексом от 4 до 8 [Yermolaev, Yermolaev, 2006]. Более того, нелокальный характер информации, отражаемой глобальными индексами геомагнитной активности, не позволяет устанавливать точные связи между биологическими показателями и поведением геомагнитного поля в месте их регистрации. Другими словами, высокое значение Kp-индекса не всегда означает, что на широте Москвы, например, происходят значительные геомагнитные возмущения и наоборот. Сомнения вызывают и случаи обнаружения корреляций между медико-биологическими показателями и локальными индексами геомагнитной активности, полученными в отдаленных обсерваториях. Локальные геомагнитные флуктуации могут резко отличаться в разных точках планеты [Akasofu, Chapman, 1972], однако в научной литературе встречаются сообщения о подобных корреляциях. Например, можно найти серию работ, в которых найдены связи между локальными геомагнитными индексами, зарегистрированными в США, и данными медицинской статистики в Израиле [Kuritzky et al., 1987; Stoupel et al., 2006].

Кроме этого, некоторые протоколы исследований физиологической реакции человека на геомагнитную активность предполагают, что испытуемому известно о целях работы. Учитывая тот факт, что предупреждения о геомагнитных бурях транслируются средствами массовой информации, нельзя исключать субъективную составляющую при регистрации медико-биологических показателей в таких исследованиях. В этом случае полученные результаты могут искажаться за счет эффекта ноцебо [Tavel, 2014].

Конечно, вышеприведённая критика не означает, что все корреляции были установлены ошибочно. Однако анализировать и сравнивать результаты исследований, обладающих перечисленными методологическими недочётами, нужно с осторожностью. Помимо статистической значимости, в качестве критериев достоверности для корреляций между геомаг-

нитными индексами и медико-биологическими параметрами можно предложить следующие условия:

1. использование для корреляционного анализа локальных геомагнитных индексов и магнитограмм, зарегистрированных вблизи того места, где были получены медико-биологические данные;

2. длительный период наблюдений;

3. повторяемость эффектов в работах нескольких независимых групп.

Чем большее число вышеперечисленных условий выполняется, тем большего доверия заслуживают обнаруженные связи. Ниже приведены биологические эффекты достоверность которых не вызывает сомнений, поскольку обнаруженные корреляции удовлетворяют всем обозначенным условиям.

Вариабельность сердечного ритма

Вариабельностью сердечного ритма называют изменчивость продолжительности интервалов R-R последовательных циклов сердечных сокращений за определенные промежутки времени [Бокерия и др., 2009 (Вокеггуа et а1., 2009)]. Оказалось, что сердечный ритм может реагировать на геомагнитную активность. Исследователи из Кольского научного центра Российской академии наук с 1997 по 1999 гг. регистрировали параметры вариабельности сердечного ритма у 18 добровольцев и сопоставляли эти данные с локальным к-индексом. Геомагнитные вариации для определения к-индекса регистрировали с помощью двух магнитометров: первый был размещен на месте получения данных о вариабельности сердечного ритма, второй был удален примерно на 85 км. Корреляционный анализ показал достоверную индивидуальную чувствительность сердечного ритма некоторых волонтеров к геомагнитной активности. Однако коэффициенты корреляции (г) были довольно низкими и не превышали 0.3 [Chernouss et а1., 2001]. В другой работе ученых Кольского научного центра сообщается об одном из максимальных коэффициентов корреляции для исследований подобного рода. А.А. Мартынова с соавторами [2013] изучали особенности адаптации детей Заполярья к условиям средних широт во время отдыха в оздоровительном комплексе, расположенном в Воронежской области. Параметры вариабельности сердечного ритма у детей, измерявшиеся в течение десяти дней в августе 2011 г., сильно коррелировали (г = 0.85) с локальным к-индексом, зарегистрированным на расстоянии ~1900 км [Мартынова и др., 2013 (Martynova et я!., 2013)].

Словацкие ученые изучали физиологические параметры сердечнососудистой системы у 17 здоровых домашних кроликов и сравнивали эти данные с некоторыми показателями геомагнитной активности, включая локальные к- и А-индексы, зарегистрированные на расстоянии ~75 км от лаборатории. В результате этих исследований была обнаружена достоверная отрицательная связь между показателями вариабельности сердечного ритма и локальной геомагнитной активностью. Коэффициенты корреляции при этом не превышали значения -0.23 [Gmitrov, Gmitrova, 2004].

Большое количество исследований влияния геомагнитной активности на частоту сердечных сокращений было выполнено сотрудниками центра хронобиологии Университета Миннесоты (США), которым до недавнего времени руководил Франц Халберг. В одной из таких работ была выявлена нелинейная значимая положительная связь между показателями вариабельности сердечного ритма у шести здоровых мужчин при восстановлении после физических нагрузок и локальными геомагнитными вариациями, зарегистрированными на расстоянии ~170 км. Коэффициент детерминации (г2) при этом составил 0.046, что соответствует коэффициенту корреляции 0.21 [Weydah1 et а1., 2002]. В других работах этой группы также сообщается об изменениях показателей вариабельности сердечного ритма человека, вызванных геомагнитной активностью [СотеП88еп et а1., 2002; Отита et а1., 2002; Otsuka е; а1., 2001].

Артериальное давление

Исследователи из Италии в течение пяти лет в диагностических целях регистрировали артериальное давление у 447 пациентов местной клиники. Затем эти данные были сопоставлены со значениями локального к-индекса, зарегистрированного в 287 км от населенного пункта, в котором располагалась больница. В результате этого сопоставления обнаружена достоверная положительная связь между индексом к^ит и значениями систолического и диастолического артериального давления. Однако коэффициенты корреляции (г) были довольно низкими и не превышали 0.11 и 0.15 соответственно ^Ыопе et а1., 1998].

Аналогичное исследование было проведено в Болгарии. Артериальное давление регистрировали у 86 добровольцев, затем оценивали связь полученных данных с вариациями горизонтальной Н-компоненты геомагнитного поля, зарегистрированными на расстоянии ~75 км от места измерения давления. Результаты оказались аналогичными. Систолическое и

диастолическое артериальное давление значимо положительно коррелировали с геомагнитной активностью. При этом коэффициенты корреляции были невысокими и составили 0.12 и 0.15 соответственно. Интересно, что среди добровольцев наиболее чувствительными к геомагнитной активности оказались женщины и лица, имевшие сердечнососудистые заболевания ^тйгоуа et а1., 2004].

Недавно были опубликованы результаты исследования, проведенного в Мексике в период с 2008 по 2014 гг. На протяжении этого периода 304 здоровых добровольца регулярно измеряли артериальное давление. Затем эти данные были сгруппированы по возрасту, полу, времени регистрации (день / ночь) и сопоставлены с вариациями горизонтальной Н-компоненты геомагнитного поля, зарегистрированными на расстоянии ~1800 км от места измерения давления. Авторы обнаружили достоверную положительную связь между геомагнитной активностью и регистрируемым в ночное время систолическим артериальным давлением у мужчин в 2010 и 2013 годах (г = 0.40 и г = 0.34 соответственно), регистрируемым в ночное время систолическим артериальным давлением у женщин в 2012 году (г = 0.32), регистрируемым в ночное время диастолическим артериальным давлением у женщин в 2012 и 2013 годах (г = 0.31 и г = 0.40 соответственно), а также регистрируемым в дневное время диастолическим артериальным давлением у мужчин в 2012 году (г = 0.43). В других случаях корреляции были недостоверными. Авторы предполагают, что параметры артериального давления в большей степени зависят от геомагнитной активности во время солнечного минимума и восходящей фазы солнечного цикла, чем во время солнечного максимума из-за большей частоты сильных геомагнитных бурь в этот период [Azcaгatea et а!., 2016].

Как видно из этих примеров, коэффициенты корреляции между показателями геомагнитной активности и физиологическими параметрами в работах, отличающихся небольшим числом методических просчетов, довольно низки. Однако воспроизводимость результатов в исследованиях, выполненных разными научными группами, указывает на то, что описанные эффекты, скорее всего, не случайны. Разумеется, на физиологические параметры работы сердца влияют различные факторы окружающей среды (изменение температуры, атмосферного давления, освещенности и т.п.). Влияние этих, зачастую не учитываемых, факторов может интерферировать с эффектами

геомагнитной активности и скрывать их, снижая коэффициенты корреляции. Кроме этого, не стоит упускать из виду индивидуальные различия в реакции на геомагнитную активность. Ответ организма на геомагнитную активность в значительной степени зависит от его физиологического состояния [Chemouss et а1., 2001]. В результате анализа данных, полученных в группе из 32 взрослых добровольцев, С.А. Черноус заметил, что «...Статистическая зависимость параметров вариабельности сердечного ритма и геомагнитного поля при усреднении временных рядов наблюдений по ансамблю организмов не отражает аналогичную зависимость при анализе временных рядов для отдельного испытуемого. На практике это означает, что при росте числа тестируемых в эксперименте коэффициент корреляции не возрастает. В первую очередь это связано с неоднородностью базовых (фоновых) показателей вариабельности сердечного ритма внутри группы испытуемых.» [Черноус, 2003 (СЬегпош8, 2003)]. Неодинаковая чувствительность показателей вариабельности сердечного ритма к повышению геомагнитной активности также была зарегистрирована среди детей [Макаров, 1997а, 1997б (Макагоу, 1997а, 1997Ь)].

Значение физиологического состояния организма при возникновении реакции на геомагнитную активность подчеркивается в работе, выполненной В.Н. Ораевским с соавторами [1998 (Oгayevskiy et а1., 1998)]. Исследователи использовали для анализа показатели функционирования сердечнососудистой системы у пациентов, больных ишемической болезнью сердца и гипертонической болезнью, а также показатели здоровых волонтеров. При сопоставлении этих данных с локальными показателями геомагнитной активности, предоставленными ИЗМИРАН (Троицк), оказалось, что геомагнитные бури как в период их непосредственного воздействия, так и в период последействия вызывают значительные изменения реологических свойств крови, сердечного ритма и сосудистого тонуса у людей с заболеваниями сердечнососудистой системы. В этой же публикации проанализированы данные архива измерений, полученных при проведении медицинского контроля космонавтов во всех экипажах транспортного корабля «Союз» за 19861995 гг. в спокойных и возмущенных геомагнитных условиях. Несмотря на то, что космонавты, помимо возмущений геомагнитного поля, подвергаются воздействию комплекса других стрессовых факторов, результаты сравнения оказались сходными. У больных, так же

как и у космонавтов, последствия воздействия геомагнитной бури, как правило, были наиболее выраженными на второй день после её начала. Авторы приходят к выводу, что страдающие различными заболеваниями или испытывающие стресс люди имеют пониженные адаптационные возможности и входят в группу риска, подверженную влиянию геомагнитной активности [Ораевский и др., 1998 (Orayevskiy е; а1., 1998)]. Следует сказать, что в значительном количестве публикаций сообщается об обнаружении биологических эффектов геомагнитных бурь среди пациентов, страдающих различными заболеваниями, либо у людей, находящихся в неоптимальных условиях (физические нагрузки, холодное время года, проживание за полярным кругом и т.п.) ^еуааЫ е; а1., 2001; Weydahl е; а1., 2002; Рапопорт и др., 1997, 1998, 2001, 2006 (ЯаророИ е; а1., 1997, 1998, 2001, 2006)].

Отдельного внимания заслуживают описанные случаи модификации результатов экспериментов с животными и растениями из-за естественных геомагнитных бурь, случившихся за период регистрации биологических параметров. Так, например, биологический эксперимент, в котором исследовали функциональные показатели сердечной деятельности и ультраструктуру кардиомиоцитов у кроликов проводился четыре раза в году в периоды весеннего и осеннего равноденствий и летнего и зимнего солнцестояний с целью выявления сезонных эффектов. Один из этапов этого эксперимента совпал с двумя последовательными умеренными геомагнитными бурями планетарного масштаба случившимися 21-23 сентября 1984 г. (Dst-индекс достигал значения -75). Это позволило сравнить влияние геомагнитной активности на исследуемые показатели с данными, полученными в магнитоспокойный период. Оказалось, что начальная и главная фазы геомагнитной бури сопровождаются существенной десинхронизацией показателей сердечной деятельности, потерей циркадиан-ной структуры ритмов функциональных показателей сердца, нарастающих по мере развития бури и приводящих к резкому падению сокра-тителей силы сердца. На клеточном уровне главная фаза бури сопровождается изменениями в ультраструктуре кардиомиоцитов, которые свидетельствуют об их гиперфункционировании. В фазе восстановления геомагнитной бури происходят поиски оптимального режима сердечной деятельности - восстановление синхронного ритма показателей сердечной деятельности при все еще значительной их амплитуде [Чибисов и др., 1995 (Chibisov е; а!.,

1995)]. Впоследствии, сравнив данные о динамике изменения систолического артериального давления у кроликов в магнитоспокойные дни с данными, полученными во время бури, авторы пришли к выводу о том, что геомагнитные бури нарушают циркадную периодичность наблюдаемых процессов [Chibisov et al., 2004].

Летом 1974 года, во время предварительных экспериментов перед тестированием влияния аминокислот на поведение крыс, Пер-синджер ежедневно в течение 51 дня регистрировал их активность. В качестве показателя активности он использовал число оборотов расположенного в клетках специального колеса, которое крысы могли крутить в течение дневного 12-часового периода. За время наблюдений произошло несколько геомагнитных бурь: 26-27 июня (Dst-индекс достигал значения -45), 5-6 июля (Dst-индекс достигал значения -204) и 23 июля(Dst-индекс достигал значения -73). Сопоставив полученные данные с показателями геомагнитной активности, исследователь пришел к выводу, что последняя вызывает увеличение активности у крыс [Persinger, 1976].

Оссенкопп и соавторы проводили эксперименты по установлению времени ответа на сильное тепловое воздействие у мышей после инъекции сульфата морфия или изотонического солевого раствора. Во время этой работы 17 декабря 1982 года случилась геомагнитная буря (Dst-индекс достигал значения -106). Анализируя полученные результаты, исследователи отметили, что в день геомагнитной бури как у мышей, получавших инъекции солевого раствора, так и инъекции морфия наблюдалось достоверное снижение времени ответа на сильное тепловое воздействие по сравнению с наблюдениями до и после бури [Ossenkopp et al., 1983].

Есть данные о влиянии геомагнитной активности на направление полета голубей Columba livia var. domestica Gmelin (Columbidae) в естественной среде. Китон с коллегами в течение трех лет проводили следующее исследование: сначала они выпускали голубей на расстоянии ~70 км севернее от голубятни, затем на расстоянии ~70 км западнее от голубятни и наблюдали за их движением к дому до тех пор, пока птица не скроется из виду. Регистрировали время, за которое каждый голубь скрывался из виду, и его направление в этот момент. В обоих случаях была обнаружена достоверная обратная корреляция между К-индексом геомагнитной активности, зарегистрированным в ~500 км от места проведения экспериментов, и направлением движения го-

лубей: голуби двигались левее от цели при повышении К-индекса [Keeton et al., 1974]. Позднее Ларкин и Китон также наблюдали достоверную обратную связь между К-индексом и направлением движения птиц, причем эта корреляция нарушалась, если на спину голубям прикрепляли небольшие магниты [Larkin, Keeton, 1976]. Влияние геомагнитных флук-туаций на направление полета голубей при их движении домой были подтверждены и в работе Ковальского с коллегами [Kowalski et al., 1988].

Е.Р. Нанушьян и В.В. Мурашев в течение 24 суток ежедневно фиксировали апикальную меристему проростков лука Allium cepa L., затем просматривали клетки в давленных цитологических препаратах и сопоставляли полученные данные со значением Kp индекса. Оказалось что частота появления аномальных многоядерных клеток, крупных клеток с крупными ядрами и гигантских клеток с гигантскими ядрами в меристеме лука напрямую коррелирует с уровнем геомагнитной активности [Nanush'yan, Murashev, 2003]. Такая же удивительная скореллированность биологического процесса и геомагнитной активности, но на более коротком временном интервале была показана при сопоставлении вариаций геомагнитного поля во время геомагнитной бури и двигательной активности камчатского краба (Paralithodes camtschaticus) [Muraveiko et al., 2013].

Анализируя вышеописанные данные, следует отметить, что геомагнитная активность может влиять на различные биологические процессы у представителей разных таксонов. Большинство описанных эффектов могут быть следствием развития неспецифической стрессовой реакции на геомагнитные бу-

УЧАСТИЕ МЕЛАТОНИНА В БИОЛОГИЧЕСКИХ

Мелатонин - эволюционно консервативная молекула. Основным источником мелато-нина является эпифиз, однако его синтез зафиксирован почти во всех органах. Предшественником мелатонина является аминокислота L-триптофан. В результате последовательного действия четырех ферментов - триптофангид-роксилазы, декарбоксилазы ароматических аминокислот, серотонин^-ацетилтрансферазы и гидроксииндол-О-метилтрансферазы в ночное время происходит синтез этого гормона [Yu, Rieter, 1993; Korf et al., 1998]. Уровень активности ферментов триптофангидроксила-зы и серотонин^-ацетилтрансферазы в эпифизе регулируется интенсивностью иннервации аксонами супрахиазматического ядра, то есть сигналами, несущими внутреннюю ин-

ри [Pacak, Palkovits, 2001]. О развитии адаптационной стрессовой реакции в ответ на усиление геомагнитной активности указывают результаты работ В.Н. Ораевского с коллегами [1998 (Orayevskiy et al., 1998)]. Этими авторами, в частности, было показано, что во время геомагнитной бури происходит усиление активности симпатического звена вегетативной регуляции у космонавтов в условиях полета. У больных ишемической болезнью сердца на Земле также наблюдалось повышение ригидности ритма сердца во время бури, связанное с преобладанием активности симпатической системы [Ораевский и др., 1998 (Orayevskiy et al., 1998)]. В другой работе С.И. Раппопорт с коллегами [1998 (Rapoport et al., 1998)] исследовали гуморальное звено формирования стрессовой реакции в ответ на естественные геомагнитные бури и также пришли к заключению, что биологические эффекты геомагнитной активности развиваются как неспецифическая адаптивная стресс-реакция [Рапопорт и др., 1998 (Rapoport et al., 1998)]. Следует сказать, что среди большого количества публикаций, описывающих биологические эффекты геомагнитной активности, крайне мало данных о влиянии этого фактора на биохимические или молекулярно-биологические показатели организмов, которые могут приблизить нас к пониманию процессов, ответственных за восприятие флуктуаций геомагнитного поля и развитие стрессовой реакции у организмов с пониженными адаптационными возможностями. Одним из относительно неплохо исследованных биохимических показателей, реагирующим на геомагнитные бури, является продукция гормона мелатонина (N-ацетил-5 -метокситриптамин).

ЭФФЕКТАХ ГЕОМАГНИТНОЙ АКТИВНОСТИ

формацию о фотопериодике, бета- и в меньшей степени альфа-адренорецепторов на поверхности пинеалоцитов. Уровень активности серотонин-К-ацетилтрансферазы в других ме-латонин-продуцирующих тканях ограничивается только его непосредственной востребованностью [Reiter, 1991; Klein et al., 1996]. Независимо от того, активно ли животное днем, ночью или не имеет четкого режима активности, максимальный уровень мелатонина наблюдается всегда во время темновой фазы естественного или искусственно созданного цикла чередования дня и ночи [Reiter, 1991; Arendt, 1995]. Ритмам продукции мелатонина подчинено большинство эндогенных ритмов организма. Действие мелатонина осуществляется посредством активации высокоаффинных

рецепторов, соединенных с G-белками, и связано с регуляцией различных функций организма [Dubocovich, 2010].

Секреция мелатонина регулируется суп-рахиазматическим ядром гипоталамуса, генерирующим эндогенный циркадианный ритм с периодом 23-25 часов. Эндогенные циркадные ритмы корректируются относительно внешнего ритма свет-темнота [Dunlap, 1999; Reppert, Weaver, 2002]. Однако со второй половины прошлого века в научной литературе стали появляться сведения о том, что помимо смены дня и ночи уровень мелатонина может зависеть от другого внешнего фактора - естественных и искусственных магнитных полей. Так, в 1980 году Семм с коллегами сообщили о том, что электрическая активность клеток в шишковидной железе у морских свинок может модулироваться изменениями локального магнитного поля, происходящими через относительно длительные периоды, порядка нескольких минут [Semm et al., 1980]. Позднее те же авторы показали, что активность серотонин-N-ацетилтрансферазы и уровень мелатонина в шишковидной железе крыс зависит от изменений естественного магнитного фона [Welker et al., 1983]. Статья Велкера с соавторами описывает, по сути, четыре различных эксперимента. Первый преследовал своей целью оценить влияние инверсии горизонтальной компоненты геомагнитного поля в дневное или ночное время на исследуемые показатели. В результате исследований было установлено, что активность серотонин^-ацетилтрансферазы и уровень мелатонина достоверно снижаются при инверсии горизонтальной компоненты геомагнитного поля в ночное время. Во втором и третьем экспериментах изучали эффекты кратковременного и продолжительного воздействия геомагнитного поля с инвертированной горизонтальной компонентой на продукцию мелатонина у крыс. Полученные результаты позволили сделать важный вывод: основной фактор, влияющий на концентрацию мелато-нина и активность серотонин-N-ацетилтрансферазы в шишковидной железе, не статические показатели нормального или измененного локального магнитного поля, а скорее сам процесс изменения локального магнитного поля. В четвертом эксперименте авторы исследовали воздействие незначительных изменений магнитного наклонения на исследуемые показатели. Было показано, что уровень мелатонина и активность серотонин-N-ацетилтрансферазы в шишковидной железе крыс реагируют на это магнитное воздействие [Welker et al., 1983].

После публикаций Семма и соавторов в различных лабораториях было проведено множество работ, основной целью которых являлось исследование влияния различных искусственных магнитных полей на продукцию мелатонина у биологических объектов. С основными результатами, полученными в ходе выполнения этих работ можно ознакомиться, почитав имеющиеся обзоры [Wilson et al., 1989; Reiter, 1993; Karasek, Lerchl, 2002; Touitou et al., 2006; Touitou et al., 2012]. Однако, параметры искусственных магнитных полей чаще всего не соответствуют параметрам естественных геомагнитных флуктуаций. Более убедительные доказательства участия ме-латонина в возникновении биологических эффектов геомагнитной активности получены в перечисленных ниже работах.

Используя электронную микроскопию, исследователи из Испании изучали образование синаптических лент в пинеалоцитах у крыс. Такие синаптические ленты свидетельствуют о депонировании нейромедиаторов, и отражают уровень метаболической активности клеток шишковидной железы. Т.е. этот показатель косвенно отражает уровень продукции мелатонина. В результате проведенной работы было установлено, что количество синаптиче-ских лент в пинеалоцитах животных, умерщвленных во время геомагнитных бурь, было ниже по сравнению с тем же показателем, зарегистрированным у крыс, умерщвленных в магнитоспокойные дни [Bardasano et al., 1989].

В другой работе с марта 1995 г. по март 1996 г. исследовалось влияние геомагнитных возмущений, оцененных с использованием локального А-индекса и глобального aa-индекса, на экскрецию с мочой метаболита мелатонина - 6-гидроксимелатонинсульфата. Этот биохимический показатель регистрировали у 132 человек, обслуживающих электросети в США. Результаты исследования показали, что в те дни, когда значения А- или аа-индексов превышали 30 нТл, ночная экскреция 6-гидроксимелатонинсульфата в отобранной утром моче была достоверно ниже по сравнению с тем же показателем, зарегистрированным в магнитоспокойные дни [Burch et al., 1999]. Позднее снижение содержания 6-гидроксимелатонинсульфата в моче в ответ на повышение геомагнитной активности было подтверждено в аналогичном исследовании, проведенном с января по сентябрь 1997 г со 153 работниками, обслуживающими электросети. [Burch et al., 2008].

Вэйдал с коллегами оценивали концентрацию мелатонина в слюне у 25 здоровых во-

лонтеров, проживающих в городе Альта (Норвегия) и сопоставляли эти данные с локальным K-индексом, зарегистрированным на расстоянии ~200 км. Для анализа были использованы пробы, собранные в разное время между 1992 и 1996 гг. Исследователи обнаружили, что при заметных флуктуациях геомагнитного поля (K-индекс превышает значение 3 или значение H-компоненты изменяется более чем на 80 нТ за 3 ч) содержание мелатонина в слюне достоверно уменьшается [Weydahl et al., 2001].

Интересные результаты опубликовал международный коллектив исследователей, изучавший ритмы продукции кортикостерона и мелатонина у крыс. Во время регистрации биологических показателей с 5 по 11 апреля 2004 г. случились две геомагнитные бури (Dst-индекс достигал значения -112 и -81 nT). Эти события привели к нарушению циркадной ритмичности в продукции обоих гормонов, наблюдавшейся в магнитоспокойные дни [Olah et al., 2008].

С.И. Рапопорт с коллегами [2001 (Rapoport et al., 2001)] оценивали уровень ме-латонина в моче и артериальное давление у 52 мужчин больных гипертонической болезнью II стадии и сравнили эти данные с локальным K-индексом геомагнитной активности. Отмечено значительное увеличение артериального давления и уменьшение продукции мелатонина, вызванное увеличением геомагнитной активности. У 11 здоровых волонтеров, которые были моложе испытуемых в среднем на 19 лет, связи между артериальным давлением, уровнем мелатонина и геомагнитной активностью обнаружено не было [Рапопорт и др., 2001 (Rapoport et al., 2001)]. В другом исследовании авторы показали, что у пациентов с гипертонией или ишемической болезнью сердца уровень мелатонина в моче также снижается во время геомагнитных бурь [Рапопорт и др., 1997, 1998 (Rapoport et al., 1997, 1998)].

Следует сказать, что модуляция уровня мелатонина в организме влияет на функциони-

рование сердечнососудистой системы [Holmes et al., 1976; Sewerynek, 2002; Dominguez-Rodriguez et al., 2010] и другие важные физиологические процессы [Korkmaz et al., 2009]. То есть описанные изменения продукции этого гормона, вызванные геомагнитной активностью, могут быть причиной многократно описанных корреляций между показателями функционирования сердечнососудистой системы и значениями геомагнитных индексов. Кроме этого, некоторые экспериментальные данные, указывают на то, что годовые вариации геомагнитного поля могут выступать в качестве фактора, влияющего на медленные сезонные изменения уровня мелатонина в организме [Bartsch et al., 1994; Bergiannaki et al., 1996; Cornelissen et al., 2010; Bartsch et al., 2014].

Основным недостатком работ, упомянутых в двух предыдущих разделах, можно назвать использование в качестве контроля биологических параметров, зарегистрированных у тех же объектов в магнитноспокойные дни. Унифицировать условия регистрации биологических откликов, разделенных длительными временными интервалами, крайне сложно. Множество других неконтролируемых факторов (атмосферное давление, фоновые электрические поля, акустические колебания и т.п.), помимо геомагнитной активности, могут повлиять на результаты таких исследований. Учитывая «уникальность» параметров каждой геомагнитной бури, обусловленную стохастическими процессами взаимодействия солнечного ветра с магнитосферой и ионосферой Земли, оценка вклада отдельных составляющих геомагнитной активности в формирование биологического отклика остается крайне сложной задачей. Для решения этой задачи и верификации обнаруженных корреляций необходимы лабораторные эксперименты с наличием синхронного контроля.

ИССЛЕДОВАНИЕ ИМИТАЦИИ ГЕОМАГНИТНОЙ АКТИВНОСТИ В ЭКСПЕРИМЕНТАХ С СИНХРОННЫМ КОНТРОЛЕМ

Изначально для получения синхронного контроля при исследовании геомагнитной активности предлагалось экранировать организмы во время естественной бури. Однако такой подход подразумевал существенное ослабление геомагнитного поля и исключение суточной геомагнитной вариации, что не позволяло однозначно интерпретировать результаты экспериментов. Другой, технически более сложный, подход подразумевал воспроизведение сигнала естественной геомагнитной бури в ог-

раниченном объеме. Сотрудники нашей лаборатории совместно с геофизиками ГО «Борок» ИФЗ РАН спроектировали и ввели в эксплуатацию экспериментальную установку, позволяющую генерировать в рабочем объёме широкий спектр заданных пользователем постоянных и переменных магнитных полей и одновременно компенсировать флуктуации геомагнитного поля (рис. 2). Экспериментальное исследование имитации геомагнитных бурь с использованием этого оборудования было вы-

полнено на гидробионтах и цветковых растениях. В одном из первых экспериментов оценивали влияние имитации умеренной геомагнитной бури в направлении Н-компоненты геомагнитного поля с размахом флуктуаций около 100 нТл и длительностью 48 часов на развивающиеся партеногенетические эмбрионы Daphnia magna. Зародыши помещались в чашку Петри через 3 часа после перехода яиц из яичников в выводковую камеру и подвергались воздействию бури in vitro. Исследуемое воздействие повлияло на темпы развития эмбрионов, а также на размеры потомства, про-

изводимого самками, экспонированными в буре на ранних этапах развития et al., 2010а]. В другом эксперименте эмбрионы плотвы ЯиШи тиМш подвергались воздействию той же имитации геомагнитной бури в направлении Н-компоненты геомагнитного поля с момента оплодотворения до органогенеза. Размерно-массовые показатели и разнообразие позвонковых фенотипов в группе рыб, развившихся из экспонированных эмбрионов, были достоверно меньше контрольных показателей et al., 2010Ь].

Рис. 1. Устройство для генерации магнитных полей и компенсации локального низкочастотного магнитного поля: 1 - трёхкомпонентный феррозондовый магнитометр; 2 - аналого-цифровой преобразователь; 3 - контрольный феррозондовый магнитометр; 4 - компьютер; 5 - системы колец Гельмгольца; 6 - цифро-аналоговый преобразователь.

Fig. 1. Scheme of the experimental setup and photos of its elements: 1 - the three-component fluxgate magnetometer; 2 - the analog-digital converter; 3 - the control fluxgate magnetometer; 4 - computer; 5 - systems of Helmholtz coils; 6 - the digital-analog converter.

Тот же подход позднее был применен в исследованиях мексиканских ученых [Martinez-Breton, Mendoza 2016]. Во время регистрации артериального давления у крыс 1819 февраля 2014 года случилась сильная геомагнитная буря (Dst-индекс достигал значения -116). Анализ данных показал, артериальное давление у крыс увеличивается во время внезапного начала и главной фазы геомагнитной бури. Для подтверждения полученных результатов авторы при помощи системы колец и цифро-аналогового преобразователя воспроизвели двухчасовой фрагмент этой геомагнитной бури в направлении Н-компоненты геомагнитного поля. Экспозиция животных в этой имитации бури вызвала тот эффект увеличения артериального давления по сравнению с кон-

тролем [Martinez-Breton, Mendoza, 2016; Martinez-Breton et al., 2016].

Более точная имитация геомагнитной активности подразумевает воспроизведение трехкомпонентного сигнала естественной геомагнитной бури в направлении трех компонент геомагнитного поля и компенсацию естественных геомагнитных флуктуаций. Благодаря сотрудничеству биологов, геофизиков и инженеров мы смогли исследовать биологические эффекты близкой к естественной имитации геомагнитной активности, воспроизведенной в направлении трех компонент.

В частности, было показано, что экспозиция эмбрионов R. rutilus в имитации сильной геомагнитной бури с размахом флуктуаций около 300 нТл, воспроизведенной в направле-

нии трех компонент геомагнитного поля, в течение первых 24 ч раннего развития приводит к увеличению митотической активности бла-стоцитов и более раннему вылуплению пред-личинок из икринок по сравнению с контролем [Talikina et al., 2013a]. Тот же эффект увеличения митотического индекса наблюдали в корневой меристеме лука Allium cepa, после экспозиции растений в имитации геомагнитной бури [Talikina et al., 2013b]. В поведенческих опытах четырехмесячные особи D. rerio, развившиеся из эмбрионов экспонированных в этой же имитации бури сразу после оплодотворения, достоверно быстрее покидали стартовый отсек экспериментального аквариума по сравнению с контрольными рыбами [Romanovskij et al., 2014]. Однако экспозиция икры и спермы полученной от производителей плотвы в исследованной имитации геомагнитной бури до оплодотворения не приводила к каким-либо значимым биологическим эффектам у потомства [Izyumov et al., 2015]. В отдельных экспериментах было установлено, что экспозиция эмбрионов и сеголетков карповых рыб в имитации геомагнитной бури влияет на активность и кинетические характеристики пищеварительных ферментов слизистой оболочки кишечника [Kuz'mina et al., 2014; Golovanova et al., 2015], а также на активность внутриклеточных кальций-зависимых протеи-наз семейства кальпаинов [Kantserova et al., 2018]. Ю.И. Гурфинкель с коллегами опубликовали результаты исследования влияния имитации шестичасового отрезка геомагнитной бури, случившейся 2 октября 2013 г. (сигнал последовательно воспроизводили 4 раза подряд) на показатели функционирования сердечнососудистой системы у девяти работников ОАО «РЖД». Небольшой объем выборки не позволил исследователям наблюдать общегрупповые эффекты, однако автокорреляционный анализ выявил среди испытуемых нескольких человек, с высокой чувствительностью к исследуемому фактору. Показатели функционирования сердечнососудистой системы у этих испытуемых значимо зависели от магнитных флуктуаций [Gurfinkel et al., 2018].

После получения экспериментальных подтверждений того, что сильная геомагнитная буря оказывает значимое влияние на биологические объекты, возник вопрос: какая составляющая сложного сигнала геомагнитной бури оказывает максимальное воздействие на организмы? Для ответа на этот вопрос авторы изучили биологические эффекты различных фаз (временные составляющие) и частотных составляющих в составе исследуемого сигнала

геомагнитной бури. Несколько использованных авторами биологических тест-систем (гра-витропическая реакция в отрезках стеблей льна Linum bienne, смертность развивающихся in vitro эмбрионов D. magna, протеолитическая активность в кишечнике карпов Cyprinus carpió) отреагировали на воздействие главной фазы и начальных этапов фазы восстановления в составе сигнала геомагнитной бури [Krylov et al., 2014]. Позднее авторами было показано, что in vitro экспозиция гомогенатов слизистой оболочки кишечника карасей с соответствующими субстратами в имитации главной фазы геомагнитной бури приводила к достоверному снижению протеолитической и амилолитиче-ской активности. Воздействие же имитации геомагнитной бури в фазе восстановления не повлияло на эти объекты [Kuz'mina et al., 2014]. На основе этих результатов можно было заключить, что наиболее интенсивные флуктуации в составе сигнала геомагнитной бури, соответствующие главной фазе и начальным этапам фазы восстановления, вызывали значимые биологические эффекты.

Авторы определили биологически эффективный временной отрезок имитируемой геомагнитной бури. Следующим шагом стало исследование влияния различных частотных составляющих сложного сигнала геомагнитной бури на организмы. В экспериментах оценивали биологические эффекты широкополосного сигнала (0-5 Гц) и двух частотных составляющих (0-0.001 Гц и 0.001-5 Гц). Кроме этого оценивали реакцию организмов на воздействие имитации Pel пульсаций со средней несущей частотой 1 Гц и средней амплитудой 64 пТл, которые, по мнению В.В. Леднева, могут оказывать значимое воздействие на живые системы [Belova, Pancheliuga, 2010; Леднев, 2003 (Lednev, 2003); Леднев и др., 2003 (Lednev et al., 2003)]. В результате этих исследований было обнаружено, что широкополосный сигнал и составляющая этого сигнала в диапазоне 0-0.001 Гц оказывают значимое влияние на гравитропическую реакцию в отрезках стеблей льна, содержание продуктов перекисного окисления липидов и активность суперокиддисмутазы в гомогенате тела D. magna, активность кальпаинов в мозге и про-теолитическую активность в слизистой оболочке кишечника у карасей. Воздействие сигнала в диапазоне 0.001-5 Гц оказало влияние только на протеолитическую активность в слизистой оболочке кишечника карасей. Имитация Pel пульсаций не вызвала какой-либо реакции у исследуемых тест-объектов. Таким образом, в составе исследованного сигнала

геомагнитной бури наибольшей биологической эффективностью обладали медленные флуктуации в диапазоне до 0.001 Гц соответствующие главной фазе и начальным этапам фазы восстановления [Кгу^ е; а!., 2014].

Стоит также отметить, что авторы некоторых публикаций при исследовании биологических эффектов различных магнитных полей

ВОЗМОЖНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ВЛИЯНИЯ ГЕ

Радоновая гипотеза

Обнаружение корреляций между уровнем радона и геомагнитной активностью позволило сделать предположение о том, что геомагнитные бури могут вызывать магнито-стрикционную деформацию горных пород, содержащих ферромагнитные соединения. Увеличение содержания радона в приземном слое атмосферы вследствие этих процессов, по мнению автора гипотезы, приводит к различным биологическим эффектам [Шемьи-Заде, 1992 (Shem'i-Zade, 1992)]. Однако экспериментальных подтверждений того, что слабые возмущения магнитного поля, сопоставимые с геомагнитными бурями, вызывают магнитост-рикционную деформацию горных пород не представлено [Binhi, 2002].

Резонансная гипотеза

Резонансная гипотеза предполагает био-тропность геомагнитных пульсаций при совпадении параметров с условиями резонанса для магнитных моментов, создаваемых орбитальным движением электронов в атомах [Lednev е; а1., 2008; Belova е; а1., 2010; Ве^а, Pancheliuga, 2010]. Этот механизм был предложен сотрудниками ИТЭБ РАН, которые в течение длительного времени исследовали биологические эффекты слабых переменных магнитных полей, коллинеарных вектору геомагнитного поля. Основную суть гипотезы можно описать следующим образом. В постоянном магнитном поле (в данном случае геомагнитное поле) возникает равномерная прецессия любых магнитных моментов вокруг направления поля с ларморовской частотой. Наличие переменного магнитного поля, кол-линеарного постоянному, приведет к частотной модуляции электромагнитного поля, генерируемого отдельным магнитным моментом. При определенной частоте и амплитуде переменное магнитное поле может вызвать такие изменения в спектре сигнала, генерируемого магнитными моментами, которые инициируют цепь событий, приводящих к биологическим эффектам [Леднев, 2003 (Lednev, 2003); Ве^а, РапЛеП^а, 2010]. Аппроксимация экспериментальных данных, полученных В.В.

называли действующий фактор имитацией геомагнитной активности [Michon, Persinger, 1997; Dupont et al., 2004; Persinger et al., 2005; Mulligan, Persinger, 2012]. Однако воспроизводимые поля фактически не имели отношения к сигналам естественных геомагнитных процессов.

^НИТНОЙ АКТИВНОСТИ НА ОРГАНИЗМЫ

Ледневым и его коллегами, позволила установить, что величина биологического эффекта определяется функцией Бесселя с аргументом у х Bac/f, где у - гиромагнитное отношение для некоего магнитного момента; Bac и f - интенсивность и частота переменного магнитного поля соответственно [Леднев, 2003 (Lednev, 2003); Lednev et al., 2008; Belova, Pancheliuga, 2010]. Выраженные биологические эффекты наблюдали при значениях у = 14000 Гц/мкТл (гиромагнитное отношение для магнитных моментов, создаваемых орбитальным движением электронов в атомах и молекулах) и у х Bac/f = 0.9. В частности было обнаружено, что поле с частотой 10 Гц и амплитудой 0.64 нТл может подавлять регенерацию у планарий Dugesia tigrina и стимулировать гравитропиче-скую реакцию в отрезках стеблей льна [Лед-нев, 2003 (Lednev, 2003); Леднев и др., 2003 (Lednev et al., 2003)]. Позднее аналогичные результаты были получены с использованием магнитного поля с частотой 1000 Гц и амплитудой 64 нТл [Belova et al., 2010]. В другом эксперименте магнитное поле с частотой 3000 Гц и амплитудой 192 нТл повлияло на вариабельность сердечного ритма человека [Lednev et al., 2008]. Эта модель предсказывает биологическую эффективность для переменных магнитных полей с частотами и амплитудами, свойственными Рс-1 геомагнитным пульсациям. На биологические объекты, например, может повлиять поле с частотой 1 Гц и амплитудой 64 пТл. На основе этих предсказаний было сделано заключение о возможном влиянии геомагнитных пульсаций типа Рс-1 на биологические объекты [Леднев, 2003 (Lednev, 2003); Леднев и др., 2003 (Lednev et al., 2003); Lednev et al., 2008; Belova et al., 2010].

Одним из основных условий для проявления биологических эффектов согласно вышеописанной модели является коллинеарность геомагнитного и слабого низкочастотного поля. Это основная причина для сомнений в применимости гипотезы В.В. Леднева к естественным геомагнитным пульсациям, т.к. последние представляют собой гидромагнитные волны, распространяющиеся вдоль силовых

линий геомагнитного поля [Nishida, 1978; Guglielmi, Pokhotelov, 1996]. Результаты недавних исследований также опровергают биологическую эффективность геомагнитных пульсаций типа Рс-1. При сопоставлении изменений показателей микроциркуляторного русла крови у здоровых волонтеров с наличием или отсутствием Рс-1 пульсаций было показано, что этот фактор не влияет на исследуемые параметры [Zenchenko et al., 2010]. Воспроизведение сигнала естественных Рс-1 геомагнитных пульсаций со средней несущей частотой 1 Гц и средней амплитудой 64 пТл в направлении горизонтальных компонент геомагнитного поля не влияло на биологические объекты [Krylov et al., 2014]. Сам факт влияния крайне слабых переменных магнитных полей, сонаправленных вектору постоянного магнитного поля, на биологические объекты остается актуальной проблемой биофизики. Но, на наш взгляд, описанная модель не в состоянии объяснить совокупность описанных биологических эффектов геомагнитной активности.

Следует также сказать, что в последнее время появились предположения о возможной биологической эффективности геомагнитных пульсаций типа Рс-3 [Zenchenko et al., 2010], Pc-5 [Zenchenko et э1., 2014, 2015] и Pc-6 [Zenchenko et al., 2015]. Вероятность влияния этих факторов геомагнитной активности на биологические системы не исключается и требует отдельной проверки.

Циркадная гипотеза

Данная гипотеза предполагает, что геомагнитная активность модулирует периодические геофизические процессы, которые используются организмами для поддержания биологических циркадных ритмов. Эта идея закономерно возникла на основе сообщений о влиянии геомагнитных бурь на продукцию ме-латонина, участвующего в передаче сигналов от эндогенного синхронизатора околосуточных ритмов в супрахиазматическом ядре гипоталамуса к периферическим органам [Bardasano et al., 1989; Рапопорт и др., 1997, 1998, 2001 (Rapoport et э1., 1997, 1998, 2001); Burch et э1., 1999, 2008; Weydahl et э1, 2001; Olah et э1., 2008].

В научной литературе имеются данные о нарушениях различных биологических цир-кадных ритмов в ответ на естественные геомагнитные бури. С.М. Чибисов с коллегами [1995 (Chibisov et al., 1995)], проводя эксперименты с кроликами показали, что геомагнитные бури сопровождаются существенной де-синхронизацией показателей сердечной деятельности и потерей циркадианной структуры

ритмов функциональных показателей сердца, нарастающих по мере развития бури [Чибисов и др., 1995 (Chibisov et al., 1995)]. Позднее были опубликованы результаты исследования, в котором длительная регистрация показателей функционирования сердечнососудистой системы у кроликов происходила на фоне нескольких естественных геомагнитных бурь. Выяснилось, что в магнитоспокойные дни в динамике показателей пикового систолического давления был хорошо выражен циркадный ритм. Во время и после геомагнитных бурь этот ритм был менее выраженным или отсутствовал [Чибисов, 2006 (Chibisov, 2006)]. Известно, что геомагнитные бури приводили к нарушению циркадного ритма в суточной динамике общей антиоксидантной активности слюны, зарегистрированной у 38 волонтеров, проживающих в г. Сыктывкар [Борисенков, 2007, (Borisenkov, 2007)]. Циркадная ритмика вариабельности сердечного ритма у детей также в значительной степени модулируется геомагнитной активностью [Макаров, 1997a, 1997b (Makarov, 1997a, 1997b)].

На роль естественного магнитного водителя биологических циркадных ритмов исследователи предлагали два геофизических явления, которые имеют околосуточную периодичность и могут быть модифицированы геомагнитной активностью: первый - шумановские резонансы, второй - суточная геомагнитная вариация.

Резонансы Шумана. В этом случае речь идет о стоячих электромагнитных волнах между поверхностью Земли и ионосферой. На первой гармонике они имеют частоту приблизительно 7.8 Гц. Интенсивность электрической и магнитной составляющих редко превышает 1 пВт/см2 и 10 пТл соответственно [Polk, 1982; Williams, 1992]. Частота и амплитуда Шумановских резонансов незначительно варьируют в течение суток из-за солнечного влияния на полость резонатора и некоторые процессы в нижних слоях ионосферы [Tran, Polk, 1979; Sentman, Fraser, 1991]. Геомагнитная активность также приводит к изменениям параметров резонансов Шумана [Cannon, Rycroft, 1982]. Эта информация позволила сделать предположение о том, что биологические эффекты геомагнитной активности возникают вследствие нарушения суточного хода модуляции параметров резонансов Шумана, вызванного геомагнитным бурям [Cherry, 2002]. В рамках данной гипотезы Черри предположил, что геомагнитная активность воспринимаются мозгом за счет воздействия изменения параметров сигнала Шумановских резонансов

на токи ионов кальция в нейронах. Такое воздействие, по мнению автора гипотезы, приводит к изменению баланса мелатонина и серо-тонина [Cherry, 2002].

Однако эта гипотеза вызывает сомнения среди научного сообщества, поскольку сигналы резонансов Шумана имеют чрезвычайно низкую интенсивность. Вероятность существования биологического детектора таких сигналов крайне мала. Шумановские резонансы, вероятнее всего, затеряются в шуме биологических систем. Результаты экспериментов, проведенных с использованием пикатесловых магнитных полей, противоречивы [Jacobson, 1994; Sandyk, 1997; Anninos et al., 2016] и не рассматриваются в качестве подтверждения гипотезы о биологических эффектах резонан-сов Шумана. Возможность влияния этого фактора на нейроны обуславливается лишь тем, что осцилляции кальция в этих клетках происходят в диапазоне тех же частот, на которых регистрируют резонансы Шумана. С тем же успехом можно было привести другой периодический биологический процесс, происходящий в соответствующем диапазоне частот, в качестве первичного детектора геомагнитной активности.

Суточная геомагнитная вариация. Суточная вариация геомагнитного поля возникает за счет токовых процессов на солнечной

стороне Е-слоя ионосферы на высоте около 90150 км [Yamazaki, Maute, 2017]. Размах суточных флуктуаций геомагнитного поля составляет приблизительно от нескольких десятков нТл в средних широтах до значений около 200 нТл вблизи магнитного экватора [Chapman, Bartels, 1940], что на несколько порядков больше амплитуды Pc-1 геомагнитных пульсаций и резонансов Шумана. Суточная геомагнитная вариация хорошо заметна на магнитограммах в магнитоспокойные дни. Сравнительно высокая интенсивность сигнала позволяет рассматривать суточные флуктуации геомагнитного поля как более подходящий процесс для биологической магнитодетекции. Предположение о том, что суточная геомагнитная вариация выступает в роли водителя циркадных биологических ритмов, было сделано во второй половине прошлого века на фоне обнаружения связей между геомагнитной активностью и продукцией мелатонина в организме [Bliss, Heppner, 1976; Brown, Chow, 1976; Welker et al., 1983]. Геомагнитные бури в таком случае могут восприниматься организмом как нарушение суточной вариации геомагнитного поля в ряду регулярных суточных флуктуаций, что приводит к десинхронизации процессов, модулируемых разными экзогенными водителями ритма (суточная геомагнитная вариация и цикл день-ночь).

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ПОДТВЕРЖДЕНИЯ ВОСПРИЯТИЯ ГЕОМАГНИТНЫХ БУРЬ КАК НАРУШЕНИЯ СУТОЧНОЙ ГЕОМАГНИТНОЙ ВАРИАЦИИ

Именно циркадная гипотеза в отноше-

нии суточной геомагнитной вариации получила в последнее время несколько экспериментальных подтверждений. Одним из них можно считать результаты наших экспериментов, проведенных с целью поиска биологически эффективных временных и частотных составляющих типичной геомагнитной бури. Во время бури биологические объекты, относящиеся к разным таксономическим группам, реагировали на резкие медленные изменения напряженности геомагнитного поля, в том же диапазоне частот, что используется для регистрации суточной геомагнитной вариации [Кгу^ е; а1., 2014].

Если суточная геомагнитная вариация действительно является водителем некоторых циркадных биологических ритмов, а геомагнитные бури воспринимаются организмом как один из пиков суточной вариации геомагнитного поля в ряду регулярных суточных флук-туаций, который не согласуется с циклом день-ночь, то эффекты, подобные влиянию геомагнитных бурь, должны проявляться при смеще-

нии суточной геомагнитной вариации относительно смены дня и ночи. Чтобы проверить это предположение мы экспонировали эмбрионы плотвы в условиях смещения суточной геомагнитной вариации на 6 и 12 часов относительно цикла день-ночь в течение 8 дней от оплодотворения до массового вылупления предличинок [Krylov е; а1., 2017]. Оценивали выживаемость эмбрионов и темпы вылупления предличинок; показатели митотического деления зародышевых клеток эмбрионов через сутки после оплодотворения; поведенческие реакции личинок, мальков и сеголетков в крестообразном лабиринте; морфологические параметры у сеголетков.

Полученные результаты оказались подобны тем эффектам, которые ранее были обнаружены у карповых рыб после экспозиции эмбрионов в имитации геомагнитных бурь. В частности, выявленная стимуляция митотиче-ского деления зародышевых клеток плотвы в ответ на воздействие смещения суточной геомагнитной вариации на 6 и 12 часов относительно смены дня и ночи имеет сходный ха-

рактер с обнаруженным ранее эффектом усиления пролиферативной активности бластоме-ров после экспозиции животных и растительных объектов в имитации геомагнитной бури [Talikina et al., 2013b]. Следствием стимуляции митотического процесса в экспериментальных группах стало более раннее вылупление пред-личинок. Подобный эффект также наблюдали после воздействия имитации геомагнитной бури на эмбрионы плотвы в течение первых 24 часов развития [Talikina et al., 2013а]. Увеличение двигательной активности в трёх возрастных группах плотвы, подвергавшейся воздействию смещения суточной геомагнитной вариации на 12 часов относительно смены дня и ночи, согласуется с обнаруженными ранее поведенческими эффектами у Danio rerio после экспозиции эмбрионов в сильной магнитной буре [Romanovskij et al., 2014]. Различия в морфологических признаках у сеголетков из контрольных и экспериментальных групп также подтверждают сходство биологических эффектов геомагнитных бурь [Krylov et al., 2010b] и смещения суточной геомагнитной вариации относительно смены дня и ночи [Krylov et al., 2017]. Следует отметить, что наиболее выраженные эффекты отмечались при максимальном 12 часовом смещении суточной геомагнитной вариации относительно смены дня и ночи.

Следствием того, что геомагнитные бури воспринимаются организмом как один из пиков суточной вариации геомагнитного поля в ряду регулярных суточных флуктуаций, который не согласуется с циклом день-ночь может быть зависимость биологических эффектов имитации геомагнитной бури от времени суток, на которое приходится главная фаза и начальные этапы фазы восстановления бури. Практически во всех наших предыдущих экспериментах экспозиция объектов в буре начиналась с 10 до 15 часов. Таким образом, главная фаза и начальные этапы фазы восстановления приходились в основном на вечерние и ночные часы, т.е. как раз на то время суток, во время которого заметные флуктуации, связанные с суточной геомагнитной вариацией, на средних широтах не регистрируются. Мы про-

произвели геомагнитную бурю в разное время суток: в одной из систем колец Гельмгольца -сразу после размещения там емкости с животными, на другую систему сигнал той же бури был подан с задержкой 12 часов. После экспозиции плотвы и прудовиков в указанных условиях оценивали активность кальпаинов у животных из двух экспериментальных групп и соответствующих синхронных контрольных групп. Значимые изменения активности каль-паинов наблюдали только в том случае, если животные экспонировались в имитации геомагнитной бури главная фаза и начальные этапы фазы восстановления которой были смещены по времени приблизительно на 12 часов по отношению к ожидаемому пику суточной геомагнитной вариации. Если же главная фаза и начальные этапы фазы восстановления бури совпадали по времени с ожидаемым пиком суточной геомагнитной вариации, то изменения активности исследуемых внутриклеточных протеиназ были незначительными [Krylov et al., 2018].

Другим независимым экспериментальным подтверждением гипотезы о том, что суточная геомагнитная вариация выступает в роли водителя циркадных биологических ритмов, а геомагнитные бури воспринимаются организмами как нарушение суточной вариации геомагнитного поля в ряду регулярных суточных флуктуаций можно считать результаты, полученные Ю.И. Гурфинкелем и соавторами [2018]. С использованием экспериментальной установки, подобной той, что применялась в наших работах, исследователи 4 раза на протяжении суток генерировали поля, имитирующие главную фазу геомагнитной бури. Скорость капиллярного кровотока у добровольцев во время суточной экспозиции в таких условиях снижалась лишь со второй половины дня до позднего вечера, т.е. в то время, когда пик суточной геомагнитной вариации не совпадал с имитируемыми флуктуациями, и не отличалась от контроля с раннего утра до полудня, т.е. при совпадении пика суточной вариации с имитацией бури [Gurfinkel et al., 2018].

вели отдельный эксперимент, в котором вос-

МОЛЕКУЛЫ, КОТОРЫЕ МОГУТ УЧАСТВОВАТЬ В ВОСПРИЯТИИ ГЕОМАГНИТНОЙ АКТИВНОСТИ

Исходя из вышеизложенного, наиболее перспективным направлением поиска молекулярных механизмов восприятия флуктуаций геомагнитного поля может быть исследование вовлеченности молекул, связанных с поддержанием циркадных биологических ритмов, в

процессы развития реакции на медленные магнитные флуктуации.

Одну из основных ролей в регуляции околосуточных ритмов на клеточном уровне играют криптохромы - чувствительные к синему цвету флавопротеины [Sanear, 2003]. Се-

годня известно, что в систему поддержания циркадных клеточных ритмов встроены гены криптохрома-1 (Cry1) и криптохрома-2 (Cry2), белковые продукты которых выступают в роли репрессоров транскрипции факторов молекулярной циркадной системы [Griffin et al., 1999; Hunt, Sassone-Corsi, 2007]. В цитоплазме крип-тохромы связываются с белками часовых генов (Per). Такие димеры проникают в ядро и при достижении высоких концентраций инги-бируют экспрессию комплекса циркадных генов, включая свои собственные [Kume et al., 1999]. Это приводит к снижению концентрации криптохромов и белковых продуктов других часовых генов и возобновлению транскрипции факторов молекулярной циркадной системы за счет деградации димеров. Периодичность работы описанной системы с отрицательной обратной связью является одним из нескольких механизмов поддержания околосуточной ритмичности сложной молекулярной циркадной системы [Schibler, Sassone-Corsi, 2002]. Эта система, в свою очередь, оказывает существенное влияние на многие физиологические процессы. В частности, среди генов, экспрессия которых в клетке регулируется ди-мерами Cry-Per, можно обнаружить wee1, p21 и другие гены, кодирующие активаторы и ингибиторы циклин-зависимых киназ, которые, в свою очередь, непосредственно модулируют множество реакций в клетках [Hunt, Sassone-Corsi, 2007; Johnson, 2010; Masri et al., 2013].

Криптохромы, вероятнее всего, могут выполнять ещё одну функцию. Исследователи, изучающие магниторецепцию у животных, склоняются к тому, что эти белки являются первичными биологическими детекторами магнитных изменений из-за наличия в составе молекул долгоживущих бирадикалов [Gegear et al., 2008; Foley et al., 2011; Close, 2012]. Влияние магнитных полей на спиновое состояние электронов — это известное явление, изучаемое в спиновой химии [Бучаченко и др., 1978 (Buchachenko et al., 1978); Зельдович и др., 1988 (Zel'dovich et al., 1988)]. Криптохро-мы используют флавинадениндинуклеотид (ФАД) в качестве кофактора [Sancar, 2003]. Предполагается, что внешнее магнитное поле порядка геомагнитного может влиять на спиновое состояние бирадикалов, образующихся в криптохромах при переносе электронных дырок с ФАД, при возбуждении его светом, на остатки триптофана. Если во время этого процесса спиновое состояние бирадикала под воздействием поля изменится с синглетного на триплетное, то молекула криптохрома перейдет в состояние, сигнализирующее об измене-

нии внешнего магнитного окружения [Solov'yov et al., 2007]. Окислительно-восстановительные процессы в криптохроме не ограничены только схемой ФАД - триплет остатков триптофана [Ritz et al., 2009; Solov'yov, Schulten, 2009; Muller, Ahmad, 2011; Biskup et al., 2013]. Существует предположение, что в магнитовосприятии могут принимать участие бирадикалы, образующиеся при переносе электронов на неизвестный субстрат-акцептор, который может быть связан с крип-тохромом [Gegear et al., 2010; Mouritsen, Hore, 2012].

Подтверждением жизнеспособности би-радикального магнитовосприятия служат эксперименты с использованием модельной молекулярной системы - аналога криптохрома, состоящей из каротиноида, порфирина и фулле-рена [Maeda et al., 2008]. Было показано, что внешнее магнитное поле порядка геомагнитного может влиять на эволюцию синглет-триплетного статуса электронов в бирадикалах таких молекул [Maeda et al., 2008, 2011]. Следует также упомянуть об экспериментальном обнаружении долгоживущих радикальных пар ФАДН-Тф324(+) в криптохроме гладкой шпорцевой лягушки Xenopus laevis (Daudin) (Pipidae), на которые могут влиять внешние магнитные поля порядка геомагнитного [Biskup et al., 2009]. Еще одним доказательством вовлеченности криптохрома в процессы восприятия магнитного поля являются исследования, проведенные на плодовой мухе Drosophila melanogaster Meigen (Drosophilidae) [Gegear et al., 2008; Foley et al., 2011]. С использованием молекулярно-генетических подходов были получены линии мух с нокаутом генов собственных криптохромов, а также дрозофилы, экспрессирующие вместо собственного криптохрома-1 (Cry1) человеческий криптохром-2 (hCry2). Ученые использовали для экспериментов Т-образный лабиринт, в одном коридоре которого индуцировалось магнитное поле, и наблюдали за предпочтением группы мух находится в контрольном или опытном коридоре. Было показано, что магни-точувствительность, характерная для мух из дикой линии, пропадает при блокаде синтеза криптохрома и может полностью восстанавливаться, если вместо собственного организм будет синтезировать человеческий криптохром [Gegear et al., 2008; Foley et al., 2011].

Следует сказать, что некоторые результаты экспериментов по исследованию магнитной ориентации животных невозможно объяснить исключительно магниторецепцией на основе бирадикалов в криптохроме [Kavokin,

2009]. Однако это не умаляет огромное количество независимых подтверждений возможного участия данного белка в восприятии магнитных стимулов биологическими объектами на уровне первичной детекции.

Для целей настоящего обзора наиболее интересным является возможность совмещения криптохромами двух функций - поддержания биологических циркадных ритмов и магнитодетекции. Более того, зависимая от геомагнитной активности продукция мелато-нина модулируется белковым продуктом гена криптохрома. Яманака с соавторами оценивали концентрацию мелатонина в гипофизе у мышей с нокаутом генов Cry1 и Cry2, при различных режимах освещения. Оказалось, что не продуцирующие криптохромы мыши не могли поддерживать циркадную ритмичность в выработке мелатонина и не показывали снижения концентрации мелатонина в ответ на световые импульсы, как это делали животные дикого типа [Yamanaka et al., 2010]. Если сравнить профили экспрессии гена Cry2 и генов ферментов, отвечающих за синтез мелатонина в различных тканях [http://biogps.org], то заметна солокализация трансляции этих белков, что может указывать на их биохимическую сопряженность. Молекулярные циркадные часы дрозофилы также чувствительны к магнитным полям. Эта чувствительность зависит от освещенности и параметров поля, что согласуется с бирадикальным механизмом биологической магниторецепции [Yoshii et al., 2009].

Не так давно стало известно о другой, вероятно, участвующей в биологической маг-ниторецепции молекуле. Теория магнитной ориентации подразумевает, что животные одного вида могут использовать два различных параметра геомагнитного поля: наклонение и полярность [Heyers et al., 2010; Wiltschko et al., 2007; Zapka et al., 2009]. Магниторецепция, основанная на изменении соотношения синг-летных и триплетных продуктов бирадикаль-ных реакций в криптохроме, чувствительна к изменению наклонения геомагнитного поля [Solov'yov et al., 2007]. Предполагалось, что у птиц изменение полярности геомагнитного поля могут воспринимать клетки надклювья, содержащие магнетит [Fleissner et al., 2007]. Однако несколько лет назад было показано, что магнетит в надклювье птиц содержат макрофаги, не связанные с нервной системой [Treiber et al., 2012]. Учитывая эти результаты, китайские исследователи предположили, что возможный рецептор, реагирующий на полярность магнитного поля, может быть химически связан с криптохромом [Qin et al., 2016]. Исхо-

дя из этого, они провели in silico скрининг аннотированного генома дрозофилы для идентификации железосодержащих белков, которые могут взаимодействовать с молекулами крип-тохрома. Они обнаружили, что единственной молекулой, отвечающей этому требованию, является кодируемый геном CG8198 белок, который они назвали в своей статье магнито-рецепторным (MagR) [Qin et al., 2016]. Это эволюционно консервативный белок [Zhou et al., 2016]. Экспрессия гена CG8198 и генов криптохромов имеет высокую степень солока-лизации [Qin et al., 2016].

Работа китайских коллег вызывала широкую дискуссию в научном сообществе [Lohmann, 2016; Meister, 2016; Pedersen et al., 2016; Ross et al., 2016]. Было показано, что молекулярный комплекс криптохром-магниторецепторный белок не обладает тем суммарным магнитным моментом, который ему приписали [Qin et al., 2016]. Однако, кодируемый геном CG8198 белок может быть элементом белок-белковых взаимодействий, которые обеспечивают передачу информации о магнитных стимулах от криптохрома на более высокие иерархические уровни [Hore, Mouritsen, 2016]. Но самым интересным является то, что кодируемый геном CG8198 белок также вовлечен в систему поддержания цир-кадных биологических ритмов. Нарушения в его продукции приводят к сбоям циркадных ритмов у D. melanogaster [Mandilaras, Missirlis, 2012]. Таким образом, молекулы, которые реагируют на повышение геомагнитной активности (мелатонин) или связаны с биологической магнитодетекцией (криптохромы, CG8198) так или иначе, являются элементами системы поддержания биологических циркадных ритмов.

Высока вероятность того, что крипто-хромы и кодируемый геном CG8198 белок могут быть элементами системы синхронизации циркадных ритмов с суточной вариацией геомагнитного поля. Причем криптохромы-1 и -2 могут быть первичными детекторами изменений параметров геомагнитного поля. На это указывают их вовлеченность в систему поддержания циркадных биологических ритмов [Griffin et al., 1999; Hunt, Sassone-Corsi, 2007], функционально-биохимическая связь с продукцией мелатонина [Yamanaka et al., 2010] и реакция на действие магнитных полей [Gegear et al., 2008; Foley et al., 2011]. Недавние исследования указывают на то, что криптохром-4 (Cry4), вероятнее всего, не участвует в процессах синхронизации циркадных биологических ритмов с суточной вариацией геомагнитного поля у животных, способных ориентироваться

при помощи геомагнитного поля. Экспрессия генов этого белка у последних не имеет выраженной циркадной ритмичности [Pinzon-Rodriguez et al., 2018; Gunther et al., 2018]. Филогенетические построения указывают на то, что птицы вместе с некоторыми представителями других таксонов, способными ориентироваться в пространстве за счет бирадикальной магниторецепции, образуют отдельную группу на основе особенностей структуры гена Cry4 и кодируемого им белка [Mei, Dvornyk, 2015].

Можно предположить, что магниторе-текторная функция криптохромов изначально использовалась организмами для синхронизации циркадных ритмов с суточной вариацией геомагнитного поля. Такая система могла возникнуть на начальных этапах эволюции живого, когда цикл день-ночь по каким-либо причинам использовать было невозможно (например, в океане, где, как считается, зародилась жизнь). Представители некоторых таксонов в процессе эволюции развили функцию этой системы, конкретно Cry4, в инструмент восприятия изменений геомагнитного поля для пространственной ориентации. Безусловно, эта гипотеза нуждается в проверке и может не найти подтверждения. Однако, если вышесказанное имеет место быть, то реализация функции синхронизации циркадных ритмов с суточной вариацией геомагнитного поля может отличаться от реализации функции магнитной ориентации среди некоторых таксонов, поскольку поддержание клеточных циркадных ритмов основано на изменении концентрации криптохромов в клетках, участие же крито-хромов в магнитодетекции для ориентации, вероятнее всего, базируется на изменении функционального состояния молекул. Можно предположить, что при синхронизации цир-кадных ритмов с суточной геомагнитной вариацией одновременно возможна модуляция, как функционального состояния, так и концентрации криптохромов. Эти предположения

подкрепляются опубликованными в последнее время экспериментальными данными. В частности, экспрессия Cry1 и Cry2 в головах нимф цикадки белоспинной Sogatella furcifera после экспозиции эмбрионов в гипомагнитных условиях была достоверно выше, чем у насекомых, развивавшихся в немодифицированном геомагнитном поле [Wan et al., 2015]. Позднее, в похожем эксперименте, после экспозиции того же объекта в гипомагнитных условиях исследователи наблюдали достоверное разнонаправленное изменение экспрессии криптохро-мов в зависимости от пола и возраста насекомых [Wan et al., 2016].

На возможность изменения экспрессии криптохромов в ответ на геомагнитную активность указывает и решение проблемы, связанной с несопоставимостью амплитуды геомагнитных вариаций и уровня городского магнитного шума, предложенное Т.К. Бреус с соавторами [2016]. Поскольку спектры городского магнитного шума и геомагнитных флуктуаций заметно смещены относительно друг друга, авторы полагают, что в системе биологической магниторецепции имеется некий интегратор с постоянной времени интегрирования порядка времени развития магнитной бури или цикла суточной геомагнитной вариации - от нескольких часов до суток. На выходе такого интегратора сигнал городского шума будет существенно ослаблен, в то время как интеграл от сигнала геомагнитных флуктуаций, наоборот, приобретёт значительную величину. Предполагается, что биохимические процессы синтеза и распада молекул с относительно малой скоростью (от нескольких часов до суток) как раз являются такими интеграторами, в которых может усредняться и накапливаться действие слабых факторов [Breus et al., 2016]. Динамика синтеза криптохромов при поддержании циркадных ритмов как раз соответствует этому условию.

Рис. 3. Пример суточной геомагнитной вариации на магнитограмме, зарегистрированной в широтном направлении (D- или Y-компонента) в геомагнитной обсерватории Германус (Южная Африка 34°25' S, 19°13' E) в магнитоспокойный период (a). Dst-индекс с 26 июня по 3 июля 2013 г. (б). Локальная магнитограмма, зарегистрированная в геомагнитной обсерватории Германус с 26 июня по 3 июля 2013 г. (в). Локальная магнитограмма, зарегистрированная в геомагнитной обсерватории Есаши (Япония 39°14' N, 141°21' E) с 26 июня по 3 июля 2013 г. (г). Разница в локальном времени между обсерваториями около 7 часов. Пунктирные линии соответствуют времени ожидаемых пиков суточной геомагнитной вариации. Одна и та же геомагнитная буря привела к нарушению обычного хода суточной геомагнитной вариации в обсерватории Германус (пунктирный овал на рисунке в), но незначительно повлияла на ход суточной геомагнитной вариации в обсерватории Есаши (пунктирный овал на рисунке г). Данные предоставлены международным центром данных по геомагнетизму (Киото, Япония) http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/.

Fig. 3. An example of diurnal geomagnetic variation in a magnetogram registered in the latitudinal direction (D- or Y-component) at the Hermanus geomagnetic observatory (South Africa 34°25' S, 19°13' E) (a). Dst-index obtained from June 26th to July 3rd, 2013 (б). A local three-component magnetogtam registered at the Hermanus geomagnetic observatory from June 26 th to July 3rd, 2013 (в). A local three-component magnetogtam registered at the Esashi geomagnetic observatory (Japan 39°14' N, 141°21' E) from June 26th to July 3rd, 2013 (г). The difference in local time between the observatories is 7 hours. Dashed lines indicate the moments of expected peaks in diurnal geomagnetic variation. There was a disruption of the diurnal geomagnetic variation usual course at the site of Hermanus (dashed oval on figure в). At the same time, the geomagnetic storm slightly affected diurnal geomagnetic variation at the Esashi geomagnetic observatory (dashed oval on figure г). All data presented here were obtained from World data center for geomagnetism (Kyoto, Japan) http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/.

ПЕРСПЕКТИВЫ

Для того чтобы приблизиться к идентификации некоторых звеньев в цепи событий от восприятия геомагнитных флуктуаций до формирования значимого биологического эффекта, необходимы исследования модуляции экспрессии, концентрации и функционирования криптохромов и CG8198 у различных организмов в ответ на воспроизведение геомагнитных бурь и смещение суточной геомагнитной вариации в эксперименте. Если геомагнитные бури действительно воспринимаются организмом как нарушение суточной вариации геомагнитного поля в ряду регулярных флук-туаций, которое не согласуется с естественным циклом освещенности, то биологические эффекты геомагнитной активности могут зависеть от синхронизации с суточной геомагнитной вариацией. Главная фаза бури может совпасть с ожидаемым пиком этой вариации (рис. 3г) или не совпасть с ним (рис. 3в). Можно предположить, что биологический эффект одной и той же геомагнитной бури может быть меньшим, если присущие ей флуктуации лишь усилили размах ожидаемого пика суточной вариации (рис. 3г) или большим, если резкие изменения индукции произошли в неожиданное время относительно динамики регулярных суточных флуктуаций (рис. 3в). То есть биологические эффекты геомагнитной активности могут в большей мере зависеть от локального

времени суток, нежели от интенсивности флуктуаций.

Таким образом, для проверки циркадной гипотезы в отношении суточной геомагнитной вариации могут быть пересмотрены уже опубликованные и имеющиеся в распоряжении исследователей данные. В частности, наиболее простой подход предполагает анализ локальных магнитограмм для каждого случая геомагнитной бури, соотнесенной с медико-биологическим показателем. Исследователю потребуется оценить временной интервал между ожидаемым пиком суточной геомагинит-ной вариации и главной фазой бури, а затем разделить данные на синхроннизированные и десинхронизированные группы. Ожидаемым результатом может быть обнаружение более сильных корреляций в группах вечерних и ночных геомагнитных бурь, когда главная фаза не совпадает с пиком суточной вариации. Более слабые связи или полное их отсутствие может наблюдаться в группах утренних и дневных бурь, т.е. при совпадении главной фазы с пиком суточной вариации. Ценность такого подхода обусловлена, главным образом, тем, что он позволяет подтвердить или опровергнуть выдвигаемые предположения на основе ранее полученных и рассмотренных традиционными методами данных с применением описанных поправок на суточную геомагнитную вариацию.

Работа выполнена в рамках государственного задания (тема № АААА-А18-118012690222-4).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Бокерия Л.А., Бокерия О.Л., Волковская И.В. Вариабельность сердечного ритма: методы измерения, интерпретация, клиническое использование // Анналы аритмологии. 2009. Т. 6, № 4. С. 21-32.

Борисенков М.Ф. Влияние состояния магнитного поля Земли на суточную динамику общей антиоксидантной активности слюны человека на севере // Успехи геронтологии. 2007. Т. 20, № 4. С. 56-60.

Бучаченко А.Л., Сагдеев Р.З., Салихов К.М. Магнитные и спиновые эффекты в химических реакциях. Новосибирск: Наука, 1978. 294 с.

Зельдович Я.Б., Бучаченко А.Л., Франкевич Е.Л. Магнитно-спиновые эффекты в химии и молекулярной физике // Успехи физических наук. 1988. Т. 155, № 1. С. 3-45.

Леднев В.В. Биологические эффекты крайне слабых переменных магнитных полей: идентификация первичных мишеней // Моделирование геофизических процессов. М.: ИФЗ РАН, 2003. С. 130-136.

Леднев В.В., Белова Н.А., Pождеcтвенcкая З.Е., Тиpаc Х.П. Биоэффекты слабых переменных магнитных полей и биологические предвестники землетрясений // Геофизические процессы и биосфера. 2003. Т. 2, № 1. С. 3-11.

Макаров Л.М. Влияние геомагнитного поля на циркадную вариабельность ритма сердца // Клиническая медицина. 1997а. Т. 75, № 2. С. 22-26.

Макаров Л.М. Возможное влияние изменений геомагнитного поля на динамику циркадных биоритмов сердца у детей // Кардиология. 1997б. Т. 37, № 5. С. 59-62.

Мартынова А.А., Пряничников С.В., Пожарская В.В., Белишева Н.К. Адаптация детей заполярья к условиям средних широт при различном уровне геомагнитной активности (на примере оздоровительного комплекса «Эковит» КНЦ РАН в Воронежской области) // Вестник Кольского научного центра РАН. 2013. № 2(13). С. 54-63.

Ораевский В.Н., Бреус Т.К., Баевский P.M., Рапопорт С.И., Петров В.М., Барсукова Ж.В., Гурфинкель Ю.И., Рогоза А.Т. Влияние геомагнитной активности на функциональное состояние организма // Биофизика. 1998. Т. 43, № 5. С. 819-826.

Петрукович А.А. Солнечно-земные связи и космическая погода // Плазменная гелиогеофизика. М.: Наука, 2008. С. 175-257.

Рапопорт С.И., Большакова Т.Д., Малиновская Н.К., Ораевский В.Н., Мещерякова С.А., Бреус Т.К., Сосновский

A.M. Магнитные бури как стрессовый фактор // Биофизика. 1998. Т. 43, №4. С. 632-639.

Рапопорт С.И., Бреус Т.К., Клейменова Н.Г., Козырева О.В., Малиновская Н.К. Геомагнитные пульсации и инфаркты миокарда // Терапевтический архив. 2006. Т. 78, № 4. С. 56-60. Рапопорт С.И., Малиновская Н.К., Веттерберг Л., Шаталова А.М., Ораевский В.Н. Продукция мелатонина у больных гипертонической болезнью во время магнитных бурь // Терапевтический архив. 2001. Т. 73, № 12. С. 29-33.

Рапопорт С.И., Малиновская Н.К.. Ораевский В.Н., Комаров Ф.И., Носовский А.М., Веттерберг Л. Влияние колебаний естественного магнитного поля Земли на продукцию мелатонина у больных ишемической болезнью сердца // Клиническая медицина. 1997. № 6. С. 24-26. Черноус С.А. Возможности оценки влияния гелиогеофизических факторов на здоровье человека методами вариабельности сердечного ритма // Вестник Харьковского национального университета имени

B.Н. Каразина. Серия медицина. 2003. № 5(581). С. 90-91.

Чибисов С.М. Космос и биосфера: влияние магнитных бурь на хроноструктуру биологических ритмов // Вестник РУДН. Серия: медицина. 2006. № 3. С. 35-44. Чибисов С.М., Бреус Т.К., Левитин А.Е., Дрогова Г.М. Биологические эффекты планетарной магнитной бури //

Биофизика. 1995. Т. 40, № 5. С. 959-968. Шемьи-Заде А.Э. Трансформация импульса солнечно-геомагнитной активности в возмущения радонового и

аэроионного полей планеты // Биофизика. 1992. Т. 37, № 4. С. 690-699. Akasofu S.I., Chapman S. Solar-Terrestrial Physics. Oxford: Clarendon Press, 1972.

Anninos P., Adamopoulos A., Kotini A., Tsagas N. MEG evaluation of pico-Tesla external TMS on multiple sclerosis

patients // Mult. Scler. Relat. Disord. 2016. Vol. 8. P. 45-53. Arendt J. Melatonin and the Mammalian Pineal Gland. London: Chapman & Hall, 1995.

Azcaratea T., Mendoza B., Levi J.R. Influence of geomagnetic activity and atmospheric pressure on human arterial

pressure during the solar cycle 24 // Adv. Space Res. 2016. Vol. 58. P. 2116-2125. Babayev E.S., Allahverdiyeva A.A. Effects of geomagnetic activity variations on the physiological and psychological state of functionally healthy humans: Some results of Azerbaijani studies // Adv. Space Res. 2007. Vol. 40. P. 19411951.

Bardasano J.L., Cos S., Picazo M.L. Numerical variation in synaptic ribbons of rat pinealocytes under magnetic storm

conditions and on calm days // J. Hirnforsch. 1989. Vol. 30. P. 639-643. Bartels J., Heck N.H., Johnston H.F. The three-hour-range index measuring geomagnetic activity // Terr. Mag. Atmos.

Electr. 1939. Vol. 44. P. 411-454. Bartels J. The standardized index Ks and the planetary index Kp // IATME Bulletin. 1949. Vol. 12b. P. 97-120. Bartsch C., Bartsch H., Seebald E., Kupper H., Mecke D. Modulation of pineal activity during the 23rd sunspot cycle: melatonin rise during the ascending phase of the cycle is accompanied by an increase of the sympathetic tone // Indian J. Exp. Biol. 2014. Vol. 52. P. 438-447. Bartsch H., Bartsch C., Mecke D., Lippert T.H. Seasonality of pineal melatonin production in the rat - possible

synchronization by the geomagnetic field // Chronobiol. Int. 1994. Vol. 11. P. 21-26. Belova N.A., Ermakov A.M., Znobishcheva A.V., Serebnitskaia L.K., Lednev V.V. The influence of extremely weak alternating magnetic fields on the regeneration of planarians and the gravitropic response of plants // Biophysics. 2010. Vol. 55. № 4. P. 623-627. Belova N.A., Pancheliuga V.A. Lednev's model: theory and experiment // Biophysics. 2010. Vol. 55. № 4. P. 661-674. Benjamini Y., Hochberg Y. Controlling the false discovery rate: a practical and powerful approach to multiple testing //

J. R. Stat. Soc. Series B. 1995. Vol. 57. P. 289-300. Bergiannaki J., Paparrigopoulos T.J., Stefanis C.N. Seasonal pattern of melatonin excretion in humans: relationship to

daylength variation rate and geomagnetic field fluctuations // Experientia. 1996. Vol. 52. P. 253-258. Berthelier A. The geomagnetic indices: derivation, meaning and use in solar-terrestrial physics // Solar-Terrestrial

Predictions. 1994. Vol. 4. № 3. P. 3-20. Binhi V.N. Magnetobiology: Underlying Physical Problems. London: Academic Press, 2002.

Biskup T, Paulus B., Okafuji A., Hitomi K., Getzoff E.D., Weber S., Schleicher E. Variable electron transfer pathways in an amphibian cryptochrome: tryptophan versus tyrosine-based radical pairs // J. Biol. Chem. 2013. Vol. 288. P. 9249-9260.

Biskup T., Schleicher E., Okafuji A., Link G., Hitomi K., Getzoff E.D., Weber S. Direct observation of a photoinduced

radical pair in a cryptochrome blue-light photoreceptor // Angew. Chem. Int. Ed. 2009. Vol. 48. P. 404-447. Bliss V.L., Heppner F.H. Circadian activity rhythm influenced by near zero magnetic field // Nature. 1976. Vol. 261. P. 411-412.

Breus T.K., Binhi V.N., Petrukovich A.A. Magnetic factor of the solar terrestrial relations and its impact on the human

body: physical problems and prospects for research // Phys. Usp. 2016. Vol. 59. P. 502-510. Brown F.A., Chow C.S. Uniform daily rotation and biological rhythms and clocks in hamsters // Physiol. Zool. 1976. Vol. 49. P. 263-285.

Burch J.B., Reif J.S., Yost M.G. Geomagnetic disturbances are associated with reduced nocturnal excretion of a melatonin metabolite in humans // Neurosci. Lett. 1999. Vol. 266. P. 209-212.

Burch J.B., Reif J.S., Yost M.G. Geomagnetic activity and human melatonin metabolite excretion // Neurosci. Lett. 2008. Vol. 438. P. 76-79.

Cannon P.S., Rycroft M.J. Schumann resonance frequency variations during sudden ionospheric disturbances // J. Atmos. Sol-Terr. Phys. 1982. Vol. 44. P. 201-206.

Chapman S., Bartels J. Geomagnetism. London: Oxford University Press, 1940.

Chernouss S., Vinogradov A., Vlassova E. Geophysical hazard for human health in the circumpolar auroral belt: evidence of a relationship between heart rate variation and electromagnetic disturbances // Nat. Hazards. 2001. Vol. 23. P. 121-135.

Cherry N. Schumann resonances, a plausible biophysical mechanism for the human health effects of Solar/Geomagnetic activity // Nat. Hazards. 2002. Vol. 26. P. 279-331.

Chibisov S.M., Cornelissen G., Halberg F. Magnetic storm effect on the circulation of rabbits // Biomed. Pharmacother. 2004. Vol. 58(Suppl. 1). P. S15-S19.

Close J. Are stress responses to geomagnetic storms mediated by the cryptochrome compass system? // P Roy. Soc. B Biol. Sci. 2012. Vol. 279. P. 2081-2090.

Cornelissen G., Halberg F., Sothern R.B., Hillman D.C., Siegelova J. Blood pressure, heart rate and melatonin cycles synchronization with the season, earth magnetism and solar flares // Scr. Med. (Brno). 2010. Vol. 83. P. 16-32.

Cornelissen G., Halberg F., Breus T.K., Syutkina E.V., Baevskii R.M., Weydahl A., Watanabe Y., Otsuka K., Siegelova J., Fiser B., Bakken E.E. Non-Photic Solar Associations of Heart Rate Variability and Myocardial Infarction // J. Atmos. Sol-Terr. Phys. 2002. Vol. 64. P. 707-728.

Davis T.N., Sugiura M. Auroral electrojet activity index AE and its universal time variations // J. Geophys. Res. 1966. Vol. 71. P. 785-801.

Dimitrova S., Stoilova I., Yanev T., Cholakov I. Effect of local and global geomagnetic activity on human cardiovascular homeostasis // Arch. Environ. Occup. Health. 2004. Vol. 59. P. 84-90.

Dominguez-Rodriguez A., Abreu-Gonzalez P., Sanchez-Sanchez J.J., Kaski J.C., Reiter R.J. Melatonin and circadian biology in human cardiovascular disease // J. Pineal. Res. 2010. Vol. 49. № 1. P. 14-22.

Dubocovich M.L., Delagrange P., Krause D.N., Sugden D., Cardinali D.P., Olcese J. International union of basic and clinical pharmacology. LXXV. Nomenclature, classification, and pharmacology of G protein-coupled melatonin receptors // Pharmacol. Rev. 2010. Vol. 62. № 3. P. 343-380.

Dunlap J.C. Molecular bases for circadian clocks // Cell. 1999. Vol. 96. № 2. P. 271-290.

Dupont M.J., McKay B.E., Parker G., Persinger M.A. Geophysical variables and behavior: XCIX. Reductions in numbers of neurons within the parasolitary nucleus in rats exposed perinatally to a magnetic pattern designed to imitate geomagnetic continuous pulsations: implications for sudden infant death // Percept. Motor Skill. 2004. Vol. 98. № 3. P. 958-966.

Fares Saba M.M., Gonzalez W.D., clua de Gonzalez A.L. Relationships between the AE, ap and Dst indices near solar minimum (1974) and at solar maximum (1979) // Ann. Geophys. 1997. Vol. 15. P. 1265-1270.

Fleissner G., Stahl B., Thalau P., Falkenberg G., Fleissner G. A novel concept of Fe-mineral-based magnetoreception: histological and physicochemical data from the upper beak of homing pigeons // Naturwissenschaften. 2007. Vol. 94. P. 631-642.

Foley L.E., Gegear R.J., Reppert S.M. Human cryptochrome exhibits light-dependent magnetosensitivity // Nat. Commun. 2011. Vol. 2. 356.

Gegear R.J., Casselman A., Waddell S., Reppert S.M. Cryptochrome mediates light-dependent magnetosensitivity in Drosophila // Nature. 2008. Vol. 454. P. 1014-1018.

Gegear R.J., Foley L.E., Casselman A., Reppert S.M. Animal cryptochromes mediate magnetoreception by an unconventional photochemical mechanism // Nature. 2010. Vol. 463. P. 804-807.

Ghione S., Mezzasalma L., Del Seppia C., Papi Do F. Do geomagnetic disturbances of solar origin affect arterial blood pressure? // J. Hum. Hypertens. 1998. Vol. 12. P. 749-754.

Gmitrov J., Gmitrova A. Geomagnetic field effect on cardiovascular regulation // Bioelectromagnetics. 2004. Vol. 25. P. 92-101.

Golovanova I.L., Filippov A.A., Chebotareva Yu.V., Izyumov Yu.G., Krylov V.V. Impact of simulated geomagnetic storm on activity of digestive glycosidases in roach Rutilus rutilus underyearlings // J. Ichthyol. 2015. Vol. 55. № 4. P. 590-595.

Griffin E.A., Staknis D., Weitz C.J. Light-independent role of CRY1 and CRY2 in the mammalian circadian clock // Science. 1999. Vol. 286. P. 768-771.

Guglielmi A.V., Pokhotelov O.A. Geoelectromagnetic Waves. Bristol and Philadelphia: Institute of Physics Publishing, 1996.

Gunther A., Einwich A., Sjulstok E., Feederle R., Bolte P., Koch K.W., Solov'yov I.A., Mouritsen H. Double-Cone Localization and Seasonal Expression Pattern Suggest a Role in Magnetoreception for European Robin Cryptochrome 4 // Curr. Biol. 2018. Vol. 28. № 2. P. 211-223.

Gurfinkel Yu.I., Vasin A.L., Pishchalnikov R.Yu., Sarimov R.M., Sasonko M.L., Matveeva T.A. Geomagnetic storm under laboratory conditions: randomized experiment // Int. J. Biometeorol. 2018. Vol. 62. № 4. P. 501-512.

Heyers D., Zapka M., Hoffmeister M., Wild J.M., Mouritsen H. Magnetic field changes activate the trigeminal

brainstem complex in a migratory bird // P. Natl. Acad. Sci. USA. 2010. Vol. 107. P. 9394-9399. Holmes S.W., Sugden D. Proceedings: The effect of melatonin on pinealectomy-induced hypertension in the rat // Br. J.

Pharmacol. 1976. Vol. 56. № 3. P. 360P-361P. Hore P.J., Mouritsen H. The radical-pair mechanism of magnetoreception // Annu. Rev. Biophys. 2016. Vol. 45. P. 299-344.

Hunt T., Sassone-Corsi P. Riding tandem: circadian clocks and the cell cycle // Cell. 2007. Vol. 129. P. 461-464. Izyumov Yu.G., Talikina M.G., Krylov V.V. Blastomere mitosis, hatching, survival rate, and size parameters of prolarvae in the roach Rutilus rutilus following exposure of eggs and sperm to main phase of a strong magnetic storm // J. Ichthyol. 2015. Vol. 55. № 1. P. 119-124. Jacobs J.A., Kato Y., Matsushita S., Troitskaya V.A. Classification of geomagnetic micropulsations // J. Geophys. Res. 1964. Vol. 69. P. 180-181.

Jacobson J.I. Pineal-hypothalamic tract mediation of picotesla magnetic fields in the treatment of neurological disorders

// Panminerva Med. 1994. Vol. 36. P. 201-205. Johnson C.H. Circadian clocks and cell division: what's the pacemaker? // Cell Cycle. 2010. Vol. 9. P. 3864-3873. Kantserova N.P., Krylov V.V., Lysenko L.A., Nemova N.N. Geomagnetic storm effects on the calpain family calcium-dependent proteases of some invertebrate and fish species // Russ. J. Bioorgan. Chem. 2018. Vol. 44. № 1. P. 73-79. Karasek M., Lerchl A. Melatonin and magnetic fields // Neuroendocrinol. Lett. 2002. Vol. 23. P. 84-87. Kavokin K.V. The puzzle of magnetic resonance effect on the magnetic compass of migratory birds //

Bioelectromagnetics. 2009. Vol. 30. № 5. P. 402-410. Keeton W.T., Larkin T.S., Windsor D.M. Normal fluctuations in the earth's magnetic field influence pigeon orientation

// J. Comp. Physiol. 1974. Vol. 95. P. 95-103. Klein D.C., Roseboom P.H., Coon S.L. New light is shining on the melatonin rhythm enzyme // Trends Endocrinol.

Metab. 1996. Vol. 7. P. 106-112. Korf H.W., Schomerus C., Stehle J.H. The pineal organ, its hormone melatonin, and the photoneuroendocrine system //

Adv. Anat. Embryol. Cell Biol. 1998. Vol. 146. P. 1-100. Korkmaz A., Topal T., Tan D.X., Reiter R.J. Role of melatonin in metabolic regulation // Rev. Endocr. Metab. Dis.

2009. Vol. 10. № 4. P. 261-70. Kowalski U., Wiltschko R., Fuller E. Normal fluctuations of the geomagnetic field may affect initial orientation in

pigeons // J. Comp. Physiol. A. 1988. Vol. 163. P. 593-600. Krylov V.V., Zotov O.D., Osipova E.A., Znobishcheva A.V., Demtsun N.A. Influence of simulated H component of a typical magnetic storm on early ontogeny of Daphnia magna Straus // Biophysics. 2010a. Vol. 55. № 4. P. 615-618. Krylov V.V., Chebotareva Yu.V., Izyumov Yu.G., Zotov O.D., Osipova E.A. Effects of an induced magnetic storm on

the early ontogenesis of roach Rutilus rutilus (L.) // Inland Water Biol. 2010b. Vol. 3. № 4. P. 356-359. Krylov V.V., Osipova E.A., Pankova N.A., Talikina M.G., Chebotareva Yu.V., Izyumov Yu.G., Batrakova A.A., Nepomnyashchikh V.A. The effect of a temporal shift in diurnal geomagnetic variation on roach Rutilus rutilus L. embryos: a comparison with effects of simulated geomagnetic storms // Biophysics. 2017. Vol. 62. P. 675-681. Krylov V.V., Zotov O.D., Klain B.I., Ushakova N.V., Kantserova N.P., Znobisheva A.V., Izyumov Yu.G., Kuz'mina V.V., Morozov A.A., Lysenko L.A., Nemova N.N., Osipova E.A. An experimental study of the biological effects of geomagnetic disturbances: the impact of a typical geomagnetic storm and its constituents on plants and animals // J. Atmos. Sol-Terr. Phys. 2014. Vol. 110-111. P. 28-36. Krylov V.V., Kantserova N.P., Lysenko L.A., Osipova E.A. A simulated geomagnetic storm unsynchronizes with diurnal geomagnetic variation affecting calpain activity in roach and great pond snail // 2018. Preparing for publication.

Kume K., Zylka M.J., Sriram S., Shearman L.P., Weaver D.R., Jin X., Maywood E.S., Hastings M.H., Reppert S.M. mCRY1 and mCRY2 are essential components of the negative limb of the circadian clock feedback loop // Cell. 1999. Vol. 98. P. 193-205.

Kuritzky A., Zoldan Y., Hering R., Stoupel E. Geomagnetic activity and the severity of the migraine attack // Headache. 1987. Vol. 27. P. 87-89.

Kuz'mina V.V., Ushakova N.V., Krylov V.V., Petrov D.V. The effects of geomagnetic storms on proteinase and

glycosidase activities in fish intestinal mucosa // Biol. Bull+. 2014. Vol. 41. № 2. P. 154-160. Larkin T.S., Keeton W.T. Bar magnets mask the effect of normal magnetic disturbances on pigeon orientation // J.

Comp. Physiol. 1976. Vol. 110. P. 227-231. Lednev V.V., Belova N.A., Ermakov A.M., Akimov E.B., Tonevitskii A.G. Modulation of cardiac rhythms in humans

exposed to extremely weak alternating magnetic fields // Biophysics. 2008. Vol. 53. № 6. P. 648-654. Loewe C.A., Prolss G.W. Classification and mean behavior of magnetic storms // J. Geophys. Res. Space Phys. 1997.

Vol. 102. P. 14209-14213. Lohmann K.J. Protein complexes: a candidate magnetoreceptor // Nat. Mater. 2016. Vol. 15. P. 136-138. Maeda K., Henbest K.B., Cintolesi F., Kuprov I., Rodgers C.T., Liddell P.A., Gust D., Timmel C.R., Hore P.J.

Chemical compass model of avian magnetoreception // Nature. 2008. Vol. 453. P. 387-390. Maeda K., Wedge C.J., Storey J.G., Henbest K.B., Liddell P.A., Kodis G., Gust D., Hore P.J., Timmel C.R. Spin-selective recombination kinetics of a model chemical magnetoreceptor // Chem. Commun. 2011. Vol. 47. P. 65636565.

Mandilaras K., Missirlis F. Genes for iron metabolism influence circadian rhythms in Drosophila melanogaster // Metallomics. 2012. Vol. 4. P. 928-936.

Martinez-Breton J.L., Mendoza B., Miranda-Anaya M., Duran P., Flores-Chavez P.L. Artificial reproduction of magnetic fields produced by a natural geomagnetic storm increases systolic blood pressure in rats // Int. J. Biometeorol. 2016. Vol. 60. № 11. P. 1753-1760.

Martinez-Breton J.L., Mendoza B. Effects of magnetic fields produced by simulated and real geomagnetic storms on rats // Adv. Space. Res. 2016. Vol. 57. P. 1402-1410.

Masri S., Cervantes M., Sassone-Corsi P. The circadian clock and cell cycle: interconnected biological circuits // Curr. Opin. Cell Biol. 2013. Vol. 25. № 6. P. 730-734.

Mei Q., Dvornyk V. Evolutionary History of the Photolyase/Cryptochrome Superfamily in Eukaryotes // PLoS ONE.

2015. Vol. 10. № 9. e0135940.

Meister M. Physical limits to magnetogenetics // eLife. 2016. Vol. 5. e17210.

Mendoza B., de la Pena S.S. Solar activity and human health at middle and low geomagnetic latitudes in Central America // Adv. Space Res. 2010. Vol. 46. P. 449-459.

Michon A.L., Persinger M.A. Experimental simulation of the effects of increased geomagnetic activity upon nocturnal seizures in epileptic rats // Neurosci. Lett. 1997. Vol. 224. P. 53-56.

Mouritsen H., Hore P.J. The magnetic retina: light-dependent and trigeminal magnetoreception in migratory birds // Curr. Opin. Neurobiol. 2012. Vol. 22. P. 343-352.

Muller P., Ahmad M. Light activated cryptochrome reacts with molecular oxygen to form a flavin-superoxide radical pair consistent with magnetoreception // J. Biol. Chem. 2011. Vol. 286. P. 21033-21040.

Mulligan B.P., Persinger M.A. Experimental simulation of the effects of sudden increases in geomagnetic activity upon quantitative measures of human brain activity: Validation of correlational studies // Neurosci. Lett. 2012. Vol. 516. P. 54-56.

Muraveiko V.M., Stepanyuk I.A., Zenzerov V.S. The response of the crab Paralithodes camtschaticus (Tilesius, 1815) to geomagnetic storms // Dokl. Biol. Sci. 2013. Vol. 448. P. 10-12.

Nanush'yan E.R., Murashev V.V. Induction of multinuclear cells in the apical meristems of Allium cepa by geomagnetic field outrages // Russ. J. Plant. Physiol. 2003. Vol. 50. P. 522-526.

Nishida A. Geomagnetic Diagnosis of the Magnetosphere. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 1978.

Oinuma S., Kubo Y., Otsuka K., Yamanaka T., Murakami S., Matsuoka O., Ohkawa S., Cornelissen G., Weydahl A., Holmeslet B., Hall C., Halberg F. Graded response of heart rate variability, associated with an alteration of geomagnetic activity in a subarctic area // Biomed. Pharmacother. 2002. Vol. 56(Suppl. 2). P. 284s-288s.

Olah A., Jozsa R., Csernus V., Sandor J., Muller A., Zeman M., Hoogerwerf W., Cornelissen G., Halberg F. Stress, geomagnetic disturbance, infradian and circadian sampling for circulating corticosterone and models of human depression? // Neurotox. Res. 2008. Vol. 13. № 2. P. 85-96.

Ossenkopp K.P., Kavaliers M., Hirst M. Reduced nocturnal morphine analgesia in mice following a geomagnetic disturbance // Neurosci. Lett. 1983. Vol. 40. P. 321-325.

Otsuka K., Cornelissen G., Weydahl A., Holmeslet B., Hansen T.L., Shinagawa M., Kubo Y., Nishimura Y., Omori K., Yano S., Halberg F. Geomagnetic disturbance associated with decrease in heart rate variability in a subarctic area // Biomed. Pharmacother. 2001. Vol. 55(Suppl. 1). P. 51-56

Pacak K., Palkovits M. Stressor specificity of central neuroendocrine responses: Implications for stress-related disorders // Endocr. Rev. 2001. Vol. 22. P. 502-548.

Palmer S.J., Rycroft M.J., Cermack M. Solar and geomagnetic activity, extremely low frequency magnetic and electric fields and human health at the Earth's surface // Surv. Geophys. 2006. Vol. 27. P. 557-595.

Pedersen J.B., Nielsen C., Solov'yov I.A. Multiscale description of avian migration: from chemical compass to behaviour modeling // Sci. Rep. 2016. Vol. 6. 36709.

Persinger M.A., McKay B.E., O'Donovan C.A., Koren S.A. Sudden death in epileptic rats exposed to nocturnal magnetic fields that simulate the shape and the intensity of sudden changes in geomagnetic activity: an experiment in response to Schnabel, Beblo and May // Int. J. Biometeorol. 2005. Vol. 49. № 4. P. 256-261.

Persinger M.A. Day time wheel running activity in laboratory rats following geomagnetic event of 5-6 July 1974 // Int. J. Biometeorol. 1976. Vol. 20. P. 19-22.

Pinzon-Rodriguez A., Bensch S., Muheim R. Expression patterns of cryptochrome genes in avian retina suggest involvement of Cry4 in light-dependent magnetoreception // J. R. Soc Interface. 2018. DOI:10.1098/rsif.2018.0058.

Polk C. Schumann Resonances // CRC Handbook of Atmospherics. Boca Raton: CRC Press, 1982. P. 111-177.

Qin S.Y., Yin H., Yang C.L., Dou Y.F., Liu Z.M., Zhang P., Yu H., Huang Y.L., Feng J., Hao J.F., Hao J., Deng L., Yan X., Dong X., Zhao Z., Jiang T., Wang H.W., Luo S.J., Xie C. A magnetic protein biocompass // Nat. Mater.

2016. Vol. 15. P. 217-226.

Reiter R.J. Pineal melatonin: cell biology of its synthesis and of its physiological interactions // Endocr. Rev. 1991. Vol. 12. P. 151-180.

Reiter R.J. Electromagnetic fields and melatonin production // Biomed. Pharmacother. 1993. Vol. 47. № 10. P. 439444.

Reppert S.M., Weaver D.R. Coordination of circadian timing in mammals // Nature. 2002. Vol. 418. P. 935-941.

Ritz T., Adem S., Schulten K. A model for photoreceptor-based magnetoreception in birds // Biophys. J. 2000. Vol. 78. P. 707-718.

Romanovskij A.V., Pesnya D.S., Izvekov E.I., Krylov V.V., Nepomnyashchikh V.A. The behavior of male Danio rerio Hamilton after exposure of fish embryos to a simulated geomagnetic storm // Biophysics. 2014. Vol. 59. № 6. P. 935-939.

Ross B., Mehta S., Zhang J. Molecular tools for acute spatiotemporal manipulation of signal transduction // Curr. Opin.

Chem. Biol. 2016. Vol. 34. P. 135-142. Sancar A. Structure and function of DNA photolyase and cryptochrome blue-light photoreceptors // Chem. Rev. 2003. Vol. 103. P. 2203-2237.

Sandyk R. Treatment with AC pulsed electromagnetic fields improves the response to levodopa in Parkinson's disease //

Int. J. Neurosci. 1997. Vol. 91. P. 189-197. Schibler U., Sassone-Corsi P. A web of circadian pacemakers // Cell. 2002. Vol. 111. P. 919-922. Semm P., Schneider T., Vollrath L. Effects of an earth-strength magnetic field on electrical activity of pineal cells //

Nature. 1980. Vol. 288. P. 607-608. Sentman D.D., Fraser B.J. Simultaneous observations of Schumann resonances in California and Australia - evidence for intensity modulation by the local height of the D-region // J. Geophys. Res. Space Phys. 1991. Vol. 96. P. 15973-15984.

Sewerynek E. Melatonin and the cardiovascular system // Neuroendocrinol. Lett. 2002. Vol. 23. P. 79-83. Solov'yov I.A., Chandler D.E., Schulten K. Magnetic field effects inArabidopsis thaliana cryptochrome-1 // Biophys. J. 2007. Vol. 92. P. 2711-2726.

Solov'yov I.A., Schulten K. Magnetoreception through cryptochrome may involve superoxide // Biophys. J. 2009. Vol. 96. P. 4804-4813.

Stoupel E., Monselise Y., Lahav J. Changes in autoimmune markers of the anti-cardiolipin syndrome on days of

extreme geomamagnetic activity // J. Basic Clin. Physiol. Pharmacol. 2006. Vol. 17. P. 269-278. Stoupel E., Petrauskiene J., Kalediene R., Domarkiene S., Abramson E., Sulkes J. Distribution of deaths from ischemic heart disease and stroke. Environmental and aging influences in men and women // J. Basic Clin. Physiol. Pharmacol. 1996. Vol. 7. P. 303-319. Stoupel E., Shimshoni M. Hospital cardiovascular deaths and total distribution of deaths in 180 consecutive months with different cosmic physical activity: a correlative study (1974-1988) // Int. J. Biometeorol. 1991. Vol. 35. P. 6-9. Stoupel E. The effect of geomagnetic activity on cardiovascular parameters // Biomed. Pharmacother. 2002.

Vol. 56(Suppl. 2). P. 247s-256s. Sugiura M., Kamei T. Equatorial Dst index 1957-1986 // IAGA Bulletin. 1991. Vol. 40. P. 1-246. Takahashi K., Toth B.A., Olson J.V. An automated procedure for near-real-time Kp estimates // J. Geophys. Res. Space

Phys. 2001. Vol. 106. P. 21017-21032. Talikina M.G., Krylov V.V., Izyumov Yu.G., Chebotareva Yu.V. The effect of a typical magnetic storm on mitosis in the embryo cells and the length and weight of roach (Rutilus rutilus L.) prolarvae // Inland Water Biol. 2013a. Vol. 6. № 1. P. 48-51.

Talikina M.G., Izyumov Yu.G., Krylov V.V. Response of animal and vegetative cells to the effect of a typical magnetic

storm // Izv. Atmos. Ocean. Phys. 2013b. Vol. 49. № 8. P. 779-783. Tavel M.E. The placebo effect: the good, the bad, and the ugly // Am. J. Med. 2014. Vol. 127. P. 484-488. Touitou Y., Bogdan A., Lambrozo J., Selmaoui B. Is melatonin the hormonal missing link between magnetic field effects and human diseases? // Cancer Cause Control. 2006. Vol. 17. № 4. P. 547-552. Touitou Y., Selmaoui B. The effects of extremely low-frequency magnetic fields on melatonin and cortisol, two marker

rhythms of the circadian system // Dialogues Clin. Neurosci. 2012. Vol. 14. № 4. P. 381-399. Tran A., Polk C. Schumann resonances and electrical conductivity of the atmosphere and lower ionosphere - I. Effects of conductivity at various altitudes on resonance frequencies and attenuation // J. Atmos. Sol-Terr. Phys. 1979. Vol. 41. P. 1241-1248.

Treiber C.D., Salzer M.C., Riegler J., Edelman N., Sugar C., Breuss M., Pichler P., Cadiou H., Saunders M., Lythgoe M., Shaw J., Keays D.A. Clusters of iron-rich cells in the upper beak of pigeons are macrophages not magnetosensitive neurons // Nature. 2012. Vol. 484. P. 367-370. Wan G.J., Wang W.J., Xu J.J., Yang Q.F., Dai M.J., Zhang F.J., Sword G.A., Pan W.D., Chen F.J. Cryptochromes and hormone signal transduction under near-zero magnetic fields: new clues to magnetic field effects in a rice planthopper // PLoS One. 2015. Vol. 10. № 7. e0132966. Wan G.J., Yuan R., Wang W.J., Fu K.Y., Zhao J.Y., Jiang S.L., Pan W.D., Sword G.A., Chen F.J. Reduced geomagnetic field may affect positive phototaxis and flight capacity of a migratory rice planthopper // Anim. Behav. 2016. Vol. 121. P. 107-116.

Welker H.A., Semm P., Willig R.P., Commentz J.C., Wiltschko W., Vollrath L. Effects of an artificial magnetic-field on serotonin-n-acetyltransferase activity and melatonin content of the rat pineal gland // Exp. Brain Res. 1983. Vol. 50. P. 426-432.

Weydahl A., Sothern R.B., Cornelissen G., Wetterberg L. Geomagnetic activity influences the melatonin secretion at

latitude 70 degrees N // Biomed. Pharmacother. 2001. Vol. 55. P. 57s-62s. Weydahl A., Sothern R.B., Cornelissen G. Non-linear relation of heart rate variability during exercise recovery with

local geomagnetic activity // Biomed. Pharmacother. 2002. Vol. 56(Suppl. 2). P. 298-300. Williams E.R. The Schumann resonance - a global tropical thermometer // Science. 1992. Vol. 256. P. 1184-1187.

Wilson B.W., Stevens R.G., Anderson L.E. Neuroendocrine mediated effects of electromagnetic-field exposure: possible role of the pineal gland // Life Sci. 1989. Vol. 45. № 15. P. 1319-1332.

Wiltschko R., Stapput K., Ritz T., Thalau P., Wiltschko W. Magnetoreception in birds: different physical processes for two types of directional responses // Hfsp. J. 2007. Vol. 1. P. 41-48.

Yamanaka Y., Suzuki Y., Todo T., Honma K., Honma S. Loss of circadian rhythm and light-induced suppression of pineal melatonin levels in Cry1 and Cry2 double-deficient mice // Genes Cells. 2010. Vol. 15. P. 1063-1071.

Yamazaki Y., Maute A. Sq and EEJ - a review on the daily variation of the geomagnetic field caused by ionospheric dynamo currents // Space Sci. Rev. 2017. Vol. 206. P. 299-405.

Yermolaev Y.I., Yermolaev M.Y. Statistic study on the geomagnetic storm effectiveness of solar and interplanetary events // Adv. Space Res. 2006. Vol. 37. P. 1175-1181.

Yoshii T., Ahmad M., Helfrich-Forster C. Cryptochrome mediates light-dependent magnetosensitivity of Drosophila's circadian clock // Plos Biol. 2009. Vol. 7. P. 813-819.

Yu H.S., Rieter R.J. Melotonin. Biosynthesis, Phisiological Effects, and Clinical Applications. Boca Raton: CRC Press, 1993.

Zapka M., Heyers D., Hein C.M., Engels S., Schneider N.L., Hans J., Weiler S., Dreyer D., Kishkinev D., Wild J.M., Mouritsen H. Visual but not trigeminal mediation of magnetic compass information in a migratory bird // Nature.

2009. Vol. 461. P. 1274-1277.

Zenchenko T.A., Jordanova M., Poskotinova L.V., Medvedeva A.A., Alenikova A.E., Khorseva N.I. Synchronization between human heart rate dynamics and Pc5 geomagnetic pulsations at different latitudes // Biophysics. 2014. Vol. 59. № 6. P. 965-972.

Zenchenko, T.A., Medvedeva, A.A., Potolitsyna, N.N., Parshukova O.I., Boiko E.R. Correlation of the dynamics of minute-scale heart rate oscillations and biochemical parameters of the blood in healthy subjects to Pc5-6 geomagnetic pulsations // Biophysics. 2015. Vol. 60. № 2. P. 309-316.

Zenchenko, T.A., Poskotinova, L.V., Rekhtina, A.G., Zaslavskaya R.M. Relation between microcirculation parameters and Pc3 geomagnetic pulsations // Biophysics. 2010. Vol. 55. № 4. P. 646-651.

Zhadin M.N. Review of Russian literature on biological action of DC and low-frequency AC magnetic fields // Bioelectromagnetics. 2001. Vol. 22. P. 27-45.

Zhou Z., Peng X., Chen J., Wu X., Wang Y., Hong Y. Identification of zebrafish magnetoreceptor and cryptochrome homologs // Sci. China Life Sci. 2016. Vol. 59. № 12. P. 1324-1331.

REFERENCES

Akasofu S.I., Chapman S. Solar-Terrestrial Physics: Clarendon Press, 1972.

Anninos P., Adamopoulos A., Kotini A., Tsagas N. MEG evaluation of pico-Tesla external TMS on multiple sclerosis patients // Mult. Scler. Relat. Disord. 2016. Vol. 8. P. 45-53.

Arendt J. Melatonin and the Mammalian Pineal Gland. London: Chapman & Hall, 1995.

Azcaratea T., Mendoza B., Levi J.R. Influence of geomagnetic activity and atmospheric pressure on human arterial pressure during the solar cycle 24 // Adv. Space Res. 2016. Vol. 58. P. 2116-2125.

Babayev E.S., Allahverdiyeva A.A. Effects of geomagnetic activity variations on the physiological and psychological state of functionally healthy humans: Some results of Azerbaijani studies // Adv. Space Res. 2007. Vol. 40. P. 19411951.

Bardasano J.L., Cos S., Picazo M.L. Numerical variation in synaptic ribbons of rat pinealocytes under magnetic storm conditions and on calm days // J. Hirnforsch. 1989. Vol. 30. P. 639-643.

Bartels J. The standardized index Ks and the planetary index Kp // IATME Bulletin. 1949. Vol. 12b. P. 97-120.

Bartels J., Heck N.H., Johnston H.F. The three-hour-range index measuring geomagnetic activity // Terr. Mag. Atmos. Electr. 1939. Vol. 44. P. 411-454.

Bartsch C., Bartsch H., Seebald E., Kupper H., Mecke D. Modulation of pineal activity during the 23rd sunspot cycle: melatonin rise during the ascending phase of the cycle is accompanied by an increase of the sympathetic tone // Indian J. Exp. Biol. 2014. Vol. 52. P. 438-447.

Bartsch H., Bartsch C., Mecke D., Lippert T.H. Seasonality of pineal melatonin production in the rat - possible synchronization by the geomagnetic field // Chronobiol. Int. 1994. Vol. 11. P. 21-26.

Belova N.A., Ermakov A.M., Znobishcheva A.V., Serebnitskaia L.K., Lednev V.V. The influence of extremely weak alternating magnetic fields on the regeneration of planarians and the gravitropic response of plants // Biophysics.

2010. Vol. 55. № 4. P. 623-627.

Belova N.A., Pancheliuga V.A. Lednev's model: theory and experiment // Biophysics. 2010. Vol. 55. № 4. P. 661-674.

Benjamini Y., Hochberg Y. Controlling the false discovery rate: a practical and powerful approach to multiple testing // J. R. Stat. Soc. Series B. 1995. Vol. 57. P. 289-300.

Bergiannaki J., Paparrigopoulos T.J., Stefanis C.N. Seasonal pattern of melatonin excretion in humans: relationship to daylength variation rate and geomagnetic field fluctuations // Experientia. 1996. Vol. 52. P. 253-258.

Berthelier A. The geomagnetic indices: derivation, meaning and use in solar-terrestrial physics // Solar-Terrestrial Predictions. 1994. Vol. 4. № 3. P. 3-20.

Binhi V.N. Magnetobiology: Underlying Physical Problems. London: Academic Press, 2002.

Biskup T, Paulus B., Okafuji A., Hitomi K., Getzoff E.D., Weber S., Schleicher E. Variable electron transfer pathways in an amphibian cryptochrome: tryptophan versus tyrosine-based radical pairs // J. Biol. Chem. 2013. Vol. 288. P. 9249-9260.

Biskup T., Schleicher E., Okafuji A., Link G., Hitomi K., Getzoff E.D., Weber S. Direct observation of a photoinduced radical pair in a cryptochrome blue-light photoreceptor // Angew. Chem. Int. Ed. 2009. Vol. 48. P. 404-447.

Bliss V.L., Heppner F.H. Circadian activity rhythm influenced by near zero magnetic field // Nature. 1976. Vol. 261. P. 411-412.

Bockeria L.A., Bockeria O.L., Volkovskaya I.V. Variabel'nost' serdechnogo ritma: metody izmereniya, interpretatsiya, klinicheskoye ispol'zovaniye [Cardiac rhythm variability: methods of measurement, interpretation, clinical use] // Annaly aritmologii. 2009. T. 6, № 4. S. 21-32. [In Russian]

Borisenkov M.F. Vliyaniye sostoyaniya magnitnogo polya Zemli na sutochnuyu dinamiku obshchey antioksidantnoy aktivnosti slyuny cheloveka na severe [The influence of the state of the Earth's magnetic field on the daily dynamics of the total antioxidant activity of human saliva in the north] // Uspekhi gerontologii. 2007. T. 20, № 4. S. 56-60. [In Russian]

Breus T.K., Binhi V.N., Petrukovich A.A. Magnetic factor of the solar terrestrial relations and its impact on the human body: physical problems and prospects for research // Phys. Usp. 2016. Vol. 59. P. 502-510.

Brown F.A., Chow C.S. Uniform daily rotation and biological rhythms and clocks in hamsters // Physiol. Zool. 1976. Vol. 49. P. 263-285.

Buchachenko A.L., Sagdeyev R.Z., Salikhov K.M. Magnitnye i spinovye effekty v khimicheskikh reaktsiyakh [Magnetic and spin effects in chemical reactions]. Novosibirsk: Nauka, 1978. 294 s. [In Russian]

Burch J.B., Reif J.S., Yost M.G. Geomagnetic activity and human melatonin metabolite excretion // Neurosci. Lett. 2008. Vol. 438. P. 76-79.

Burch J.B., Reif J.S., Yost M.G. Geomagnetic disturbances are associated with reduced nocturnal excretion of a melatonin metabolite in humans // Neurosci. Lett. 1999. Vol. 266. P. 209-212.

Cannon P.S., Rycroft M.J. Schumann resonance frequency variations during sudden ionospheric disturbances // J. Atmos. Sol-Terr. Phys. 1982. Vol. 44. P. 201-206.

Chapman S., Bartels J. Geomagnetism. London: Oxford University Press, 1940.

Chernous S.A. Vozmozhnosti otsenki vliyaniya geliogeofizicheskikh faktorov na zdorov'ye cheloveka metodami variabel'nosti serdechnogo ritma [Possibilities for assessing the influence of heliogeophysical factors on human health using the methods of heart rate variability] // Vestnik Khar'kovskogo natsional'nogo universiteta imeni V.N. Karazina. Seriya meditsina. 2003. № 5(581). S. 90-91. [In Russian]

Chernouss S., Vinogradov A., Vlassova E. Geophysical hazard for human health in the circumpolar auroral belt: evidence of a relationship between heart rate variation and electromagnetic disturbances // Nat. Hazards. 2001. Vol. 23. P. 121-135.

Cherry N. Schumann resonances, a plausible biophysical mechanism for the human health effects of Solar/Geomagnetic activity // Nat. Hazards. 2002. Vol. 26. P. 279-331.

Chibisov S.M. Kosmos i biosfera: vliyaniye magnitnykh bur' na khronostrukturu biologicheskikh ritmov [Cosmos and the biosphere: the influence of magnetic storms on the chronostructure of biological rhythms] // Vestnik RUDN. Seriya: meditsina. 2006. № 3. S. 35-44. [In Russian]

Chibisov S.M., Breus T.K., Levitin A.Ye., Drogova G.M. Biologicheskiye effekty planetarnoy magnitnoy buri [Biological effects of a planetary magnetic storm] // Biofizika. 1995. T. 40, № 5. S. 959-968. [In Russian]

Chibisov S.M., Cornelissen G., Halberg F. Magnetic storm effect on the circulation of rabbits // Biomed. Pharmacother. 2004. Vol. 58(Suppl. 1). P. S15-S19.

Close J. Are stress responses to geomagnetic storms mediated by the cryptochrome compass system? // P Roy. Soc. B Biol. Sci. 2012. Vol. 279. P. 2081-2090.

Cornelissen G., Halberg F., Breus T.K., Syutkina E.V., Baevskii R.M., Weydahl A., Watanabe Y., Otsuka K., Siegelova J., Fiser B., Bakken E.E. Non-Photic Solar Associations of Heart Rate Variability and Myocardial Infarction // J. Atmos. Sol-Terr. Phys. 2002. Vol. 64. P. 707-728.

Cornelissen G., Halberg F., Sothern R.B., Hillman D.C., Siegelova J. Blood pressure, heart rate and melatonin cycles synchronization with the season, earth magnetism and solar flares // Scr. Med. (Brno). 2010. Vol. 83. P. 16-32.

Davis T.N., Sugiura M. Auroral electrojet activity index AE and its universal time variations // J. Geophys. Res. 1966. Vol. 71. P. 785-801.

Dimitrova S., Stoilova I., Yanev T., Cholakov I. Effect of local and global geomagnetic activity on human cardiovascular homeostasis // Arch. Environ. Occup. Health. 2004. Vol. 59. P. 84-90.

Dominguez-Rodriguez A., Abreu-Gonzalez P., Sanchez-Sanchez J.J., Kaski J.C., Reiter R.J. Melatonin and circadian biology in human cardiovascular disease // J. Pineal. Res. 2010. Vol. 49. № 1. P. 14-22.

Dubocovich M.L., Delagrange P., Krause D.N., Sugden D., Cardinali D.P., Olcese J. International union of basic and clinical pharmacology. LXXV. Nomenclature, classification, and pharmacology of G protein-coupled melatonin receptors // Pharmacol. Rev. 2010. Vol. 62. № 3. P. 343-380.

Dunlap J.C. Molecular bases for circadian clocks // Cell. 1999. Vol. 96. № 2. P. 271-290.

Dupont M.J., McKay B.E., Parker G., Persinger M.A. Geophysical variables and behavior: XCIX. Reductions in numbers of neurons within the parasolitary nucleus in rats exposed perinatally to a magnetic pattern designed to imitate

geomagnetic continuous pulsations: implications for sudden infant death // Percept. Motor Skill. 2004. Vol. 98. № 3. P. 958-966.

Fares Saba M.M., Gonzalez W.D., clua de Gonzalez A.L. Relationships between the AE, ap and Dst indices near solar minimum (1974) and at solar maximum (1979) // Ann. Geophys. 1997. Vol. 15. P. 1265-1270.

Fleissner G., Stahl B., Thalau P., Falkenberg G., Fleissner G. A novel concept of Fe-mineral-based magnetoreception: histological and physicochemical data from the upper beak of homing pigeons // Naturwissenschaften. 2007. Vol. 94. P. 631-642.

Foley L.E., Gegear R.J., Reppert S.M. Human cryptochrome exhibits light-dependent magnetosensitivity // Nat. Commun. 2011. Vol. 2. 356.

Gegear R.J., Casselman A., Waddell S., Reppert S.M. Cryptochrome mediates light-dependent magnetosensitivity in Drosophila // Nature. 2008. Vol. 454. P. 1014-1018.

Gegear R.J., Foley L.E., Casselman A., Reppert S.M. Animal cryptochromes mediate magnetoreception by an unconventional photochemical mechanism // Nature. 2010. Vol. 463. P. 804-807.

Ghione S., Mezzasalma L., Del Seppia C., Papi Do F. Do geomagnetic disturbances of solar origin affect arterial blood pressure? // J. Hum. Hypertens. 1998. Vol. 12. P. 749-754.

Gmitrov J., Gmitrova A. Geomagnetic field effect on cardiovascular regulation // Bioelectromagnetics. 2004. Vol. 25. P. 92-101.

Golovanova I.L., Filippov A.A., Chebotareva Yu.V., Izyumov Yu.G., Krylov V.V. Impact of simulated geomagnetic storm on activity of digestive glycosidases in roach Rutilus rutilus underyearlings // J. Ichthyol. 2015. Vol. 55. № 4. P. 590-595.

Griffin E.A., Staknis D., Weitz C.J. Light-independent role of CRY1 and CRY2 in the mammalian circadian clock // Science. 1999. Vol. 286. P. 768-771.

Guglielmi A.V., Pokhotelov O.A. Geoelectromagnetic Waves. Bristol and Philadelphia: Institute of Physics Publishing, 1996.

Gunther A., Einwich A., Sjulstok E., Feederle R., Bolte P., Koch K.W., Solov'yov I.A., Mouritsen H. Double -Cone Localization and Seasonal Expression Pattern Suggest a Role in Magnetoreception for European Robin Cryptochrome 4 // Curr. Biol. 2018. Vol. 28. № 2. P. 211-223.

Gurfinkel Yu.I., Vasin A.L., Pishchalnikov R.Yu., Sarimov R.M., Sasonko M.L., Matveeva T.A. Geomagnetic storm under laboratory conditions: randomized experiment // Int. J. Biometeorol. 2018. Vol. 62. № 4. P. 501-512.

Heyers D., Zapka M., Hoffmeister M., Wild J.M., Mouritsen H. Magnetic field changes activate the trigeminal brainstem complex in a migratory bird // P. Natl. Acad. Sci. USA. 2010. Vol. 107. P. 9394-9399.

Holmes S.W., Sugden D. Proceedings: The effect of melatonin on pinealectomy-induced hypertension in the rat // Br. J. Pharmacol. 1976. Vol. 56. № 3. P. 360P-361P.

Hore P.J., Mouritsen H. The radical-pair mechanism of magnetoreception // Annu. Rev. Biophys. 2016. Vol. 45. P. 299-344.

Hunt T., Sassone-Corsi P. Riding tandem: circadian clocks and the cell cycle // Cell. 2007. Vol. 129. P. 461-464.

Izyumov Yu.G., Talikina M.G., Krylov V.V. Blastomere mitosis, hatching, survival rate, and size parameters of prolarvae in the roach Rutilus rutilus following exposure of eggs and sperm to main phase of a strong magnetic storm // J. Ichthyol. 2015. Vol. 55. № 1. P. 119-124.

Jacobs J.A., Kato Y., Matsushita S., Troitskaya V.A. Classification of geomagnetic micropulsations // J. Geophys. Res. 1964. Vol. 69. P. 180-181.

Jacobson J.I. Pineal-hypothalamic tract mediation of picotesla magnetic fields in the treatment of neurological disorders // Panminerva Med. 1994. Vol. 36. P. 201-205.

Johnson C.H. Circadian clocks and cell division: what's the pacemaker? // Cell Cycle. 2010. Vol. 9. P. 3864-3873.

Kantserova N.P., Krylov V.V., Lysenko L.A., Nemova N.N. Geomagnetic storm effects on the calpain family calcium-dependent proteases of some invertebrate and fish species // Russ. J. Bioorgan. Chem. 2018. Vol. 44. № 1. P. 73-79.

Karasek M., Lerchl A. Melatonin and magnetic fields // Neuroendocrinol. Lett. 2002. Vol. 23. P. 84-87.

Kavokin K.V. The puzzle of magnetic resonance effect on the magnetic compass of migratory birds // Bioelectromagnetics. 2009. Vol. 30. № 5. P. 402-410.

Keeton W.T., Larkin T.S., Windsor D.M. Normal fluctuations in the earth's magnetic field influence pigeon orientation // J. Comp. Physiol. 1974. Vol. 95. P. 95-103.

Klein D.C., Roseboom P.H., Coon S.L. New light is shining on the melatonin rhythm enzyme // Trends Endocrinol. Metab. 1996. Vol. 7. P. 106-112.

Korf H.W., Schomerus C., Stehle J.H. The pineal organ, its hormone melatonin, and the photoneuroendocrine system // Adv. Anat. Embryol. Cell Biol. 1998. Vol. 146. P. 1-100.

Korkmaz A., Topal T., Tan D.X., Reiter R.J. Role of melatonin in metabolic regulation // Rev. Endocr. Metab. Dis. 2009. Vol. 10. № 4. P. 261-70.

Kowalski U., Wiltschko R., Fuller E. Normal fluctuations of the geomagnetic field may affect initial orientation in pigeons // J. Comp. Physiol. A. 1988. Vol. 163. P. 593-600.

Krylov V.V., Chebotareva Yu.V., Izyumov Yu.G., Zotov O.D., Osipova E.A. Effects of an induced magnetic storm on the early ontogenesis of roach Rutilus rutilus (L.) // Inland Water Biol. 2010b. Vol. 3. № 4. P. 356-359.

Krylov V.V., Kantserova N.P., Lysenko L.A., Osipova E.A. A simulated geomagnetic storm unsynchronizes with diurnal geomagnetic variation affecting calpain activity in roach and great pond snail // 2018. Preparing for publication.

Krylov V.V., Osipova E.A., Pankova N.A., Talikina M.G., Chebotareva Yu.V., Izyumov Yu.G., Batrakova A.A., Nepomnyashchikh V.A. The effect of a temporal shift in diurnal geomagnetic variation on roach Rutilus rutilus L. embryos: a comparison with effects of simulated geomagnetic storms // Biophysics. 2017. Vol. 62. P. 675-681.

Krylov V.V., Zotov O.D., Klain B.I., Ushakova N.V., Kantserova N.P., Znobisheva A.V., Izyumov Yu.G., Kuz'mina V.V., Morozov A.A., Lysenko L.A., Nemova N.N., Osipova E.A. An experimental study of the biological effects of geomagnetic disturbances: the impact of a typical geomagnetic storm and its constituents on plants and animals // J. Atmos. Sol-Terr. Phys. 2014. Vol. 110-111. P. 28-36.

Krylov V.V., Zotov O.D., Osipova E.A., Znobishcheva A.V., Demtsun N.A. Influence of simulated H component of a typical magnetic storm on early ontogeny of Daphnia magna Straus // Biophysics. 2010a. Vol. 55. № 4. Р. 615-618.

Kume K., Zylka M.J., Sriram S., Shearman L.P., Weaver D.R., Jin X., Maywood E.S., Hastings M.H., Reppert S.M. mCRY1 and mCRY2 are essential components of the negative limb of the circadian clock feedback loop // Cell. 1999. Vol. 98. P. 193-205.

Kuritzky A., Zoldan Y., Hering R., Stoupel E. Geomagnetic activity and the severity of the migraine attack // Headache. 1987. Vol. 27. P. 87-89.

Kuz'mina V.V., Ushakova N.V., Krylov V.V., Petrov D.V. The effects of geomagnetic storms on proteinase and glycosidase activities in fish intestinal mucosa // Biol. Bull. 2014. Vol. 41. № 2. P. 154-160.

Larkin T.S., Keeton W.T. Bar magnets mask the effect of normal magnetic disturbances on pigeon orientation // J. Comp. Physiol. 1976. Vol. 110. P. 227-231.

Lednev V.V. Biologicheskiye effekty krayne slabykh peremennykh magnitnykh poley: identifikatsiya pervichnykh misheney [Biological effects of extremely weak variable magnetic fields: identification of primary targets] // Modelirovaniye geofizicheskikh protsessov. M.: IFZ RAN, 2003. S. 130-136. [In Russian]

Lednev V.V., Belova N.A., Ermakov A.M., Akimov E.B., Tonevitskii A.G. Modulation of cardiac rhythms in humans exposed to extremely weak alternating magnetic fields // Biophysics. 2008. Vol. 53. № 6. P. 648-654.

Lednev V.V., Belova N.A., Pozhdectvenckaya Z.E., Tipac Kh.P. Bioeffekty slabykh peremennykh magnitnykh poley i biologicheskiye predvestniki zemletryaseniy [Biological effects of weak alternating magnetic fields and biological precursors of earthquakes] // Geofizicheskiye protsessy i biosfera. 2003. T. 2, № 1. S. 3-11. [In Russian]

Loewe C.A., Prolss G.W. Classification and mean behavior of magnetic storms // J. Geophys. Res. Space Phys. 1997. Vol. 102. P. 14209-14213.

Lohmann K.J. Protein complexes: a candidate magnetoreceptor // Nat. Mater. 2016. Vol. 15. P. 136-138.

Maeda K., Henbest K.B., Cintolesi F., Kuprov I., Rodgers C.T., Liddell P.A., Gust D., Timmel C.R., Hore P.J. Chemical compass model of avian magnetoreception // Nature. 2008. Vol. 453. P. 387-390.

Maeda K., Wedge C.J., Storey J.G., Henbest K.B., Liddell P.A., Kodis G., Gust D., Hore P.J., Timmel C.R. Spin-selective recombination kinetics of a model chemical magnetoreceptor // Chem. Commun. 2011. Vol. 47. P. 65636565.

Makarov L.M. Vliyaniye geomagnitnogo polya na tsirkadnuyu variabel'nost' ritma serdtsa [Influence of the geomagnetic field on circadian heart rate variability] // Klinicheskaya meditsina. 1997a. T. 75, № 2. S. 22-26. [In Russian]

Makarov L.M. Vozmozhnoye vliyaniye izmeneniy geomagnitnogo polya na dinamiku tsirkadnykh bioritmov serdtsa u detey [Possible influence of geomagnetic field changes on the dynamics of circadian heart biorhythms in children] // Kardiologiya. 1997b. T. 37, № 5. S. 59-62. [In Russian]

Mandilaras K., Missirlis F. Genes for iron metabolism influence circadian rhythms in Drosophila melanogaster // Metallomics. 2012. Vol. 4. P. 928-936.

Martinez-Breton J.L., Mendoza B. Effects of magnetic fields produced by simulated and real geomagnetic storms on rats // Adv. Space. Res. 2016. Vol. 57. P. 1402-1410.

Martinez-Breton J.L., Mendoza B., Miranda-Anaya M., Duran P., Flores-Chavez P.L. Artificial reproduction of magnetic fields produced by a natural geomagnetic storm increases systolic blood pressure in rats // Int. J. Biometeorol. 2016. Vol. 60. № 11. P. 1753-1760.

Martynova A.A., Pryanichnikov S.V., Pozharskaya V.V., Belisheva N.K. Adaptatsiya detey zapolyar'ya k usloviyam srednikh shirot pri razlichnom urovne geomagnitnoy aktivnosti (na primere ozdorovitel'nogo kompleksa «Ekovit» KNTS RAN v Voronezhskoy oblasti) [Adaptation of northern children to the middle latitudes (exemplified with the health centre "Ecovit" of the KSC RAS, Voronezh region) under various levels of geomagnetic activity] // Vestnik Kol'skogo nauchnogo tsentra RAN. 2013. № 2(13). S. 54-63. [In Russian]

Masri S., Cervantes M., Sassone-Corsi P. The circadian clock and cell cycle: interconnected biological circuits // Curr. Opin. Cell Biol. 2013. Vol. 25. № 6. P. 730-734.

Mei Q., Dvornyk V. Evolutionary History of the Photolyase/Cryptochrome Superfamily in Eukaryotes // PLoS ONE. 2015. Vol. 10. № 9. e0135940.

Meister M. Physical limits to magnetogenetics // eLife. 2016. Vol. 5. e17210.

Mendoza B., de la Pena S.S. Solar activity and human health at middle and low geomagnetic latitudes in Central America // Adv. Space Res. 2010. Vol. 46. P. 449-459.

Michon A.L., Persinger M.A. Experimental simulation of the effects of increased geomagnetic activity upon nocturnal seizures in epileptic rats // Neurosci. Lett. 1997. Vol. 224. P. 53-56.

Mouritsen H., Hore P.J. The magnetic retina: light-dependent and trigeminal magnetoreception in migratory birds // Curr. Opin. Neurobiol. 2012. Vol. 22. P. 343-352.

Muller P., Ahmad M. Light activated cryptochrome reacts with molecular oxygen to form a flavin-superoxide radical pair consistent with magnetoreception // J. Biol. Chem. 2011. Vol. 286. P. 21033-21040.

Mulligan B.P., Persinger M.A. Experimental simulation of the effects of sudden increases in geomagnetic activity upon quantitative measures of human brain activity: Validation of correlational studies // Neurosci. Lett. 2012. Vol. 516. P. 54-56.

Muraveiko V.M., Stepanyuk I.A., Zenzerov V.S. The response of the crab Paralithodes camtschaticus (Tilesius, 1815) to geomagnetic storms // Dokl. Biol. Sci. 2013. Vol. 448. P. 10-12.

Nanush'yan E.R., Murashev V.V. Induction of multinuclear cells in the apical meristems of Allium cepa by geomagnetic field outrages // Russ. J. Plant. Physiol. 2003. Vol. 50. P. 522-526.

Nishida A. Geomagnetic Diagnosis of the Magnetosphere. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 1978.

Oinuma S., Kubo Y., Otsuka K., Yamanaka T., Murakami S., Matsuoka O., Ohkawa S., Cornelissen G., Weydahl A., Holmeslet B., Hall C., Halberg F. Graded response of heart rate variability, associated with an alteration of geomagnetic activity in a subarctic area // Biomed. Pharmacother. 2002. Vol. 56(Suppl. 2). P. 284s-288s.

Olah A., Jozsa R., Csernus V., Sandor J., Muller A., Zeman M., Hoogerwerf W., Cornelissen G., Halberg F. Stress, geomagnetic disturbance, infradian and circadian sampling for circulating corticosterone and models of human depression? // Neurotox. Res. 2008. Vol. 13. № 2. P. 85-96.

Orayevskiy V.N., Breus T.K., Bayevskiy P.M., Rapoport S.I., Petrov V.M., Barsukova Zh.V., Gurfinkel' Yu.I., Rogoza A.T. Vliyaniye geomagnitnoy aktivnosti na funktsional'noye sostoyaniye organizma [Influence of geomagnetic activity on the functional state of the organism] // Biofizika. 1998. T. 43, № 5. S. 819-826. [In Russian]

Ossenkopp K.P., Kavaliers M., Hirst M. Reduced nocturnal morphine analgesia in mice following a geomagnetic disturbance // Neurosci. Lett. 1983. Vol. 40. P. 321-325.

Otsuka K., Cornelissen G., Weydahl A., Holmeslet B., Hansen T.L., Shinagawa M., Kubo Y., Nishimura Y., Omori K., Yano S., Halberg F. Geomagnetic disturbance associated with decrease in heart rate variability in a subarctic area // Biomed. Pharmacother. 2001. Vol. 55(Suppl. 1). P. 51-56

Pacak K., Palkovits M. Stressor specificity of central neuroendocrine responses: Implications for stress-related disorders // Endocr. Rev. 2001. Vol. 22. P. 502-548.

Palmer S.J., Rycroft M.J., Cermack M. Solar and geomagnetic activity, extremely low frequency magnetic and electric fields and human health at the Earth's surface // Surv. Geophys. 2006. Vol. 27. P. 557-595.

Pedersen J.B., Nielsen C., Solov'yov I.A. Multiscale description of avian migration: from chemical compass to behaviour modeling // Sci. Rep. 2016. Vol. 6. 36709.

Persinger M.A. Day time wheel running activity in laboratory rats following geomagnetic event of 5-6 July 1974 // Int. J. Biometeorol. 1976. Vol. 20. P. 19-22.

Persinger M.A., McKay B.E., O'Donovan C.A., Koren S.A. Sudden death in epileptic rats exposed to nocturnal magnetic fields that simulate the shape and the intensity of sudden changes in geomagnetic activity: an experiment in response to Schnabel, Beblo and May // Int. J. Biometeorol. 2005. Vol. 49. № 4. P. 256-261.

Petrukovich A.A. Solnechno-zemnyye svyazi i kosmicheskaya pogoda [Solar-terrestrial relations and cosmic weather] // Plazmennaya geliogeofizika. M.: Nauka, 2008. S. 175-257. [In Russian]

Pinzon-Rodriguez A., Bensch S., Muheim R. Expression patterns of cryptochrome genes in avian retina suggest involvement of Cry4 in light-dependent magnetoreception // J. R. Soc Interface. 2018. DOI:10.1098/rsif.2018.0058.

Polk C. Schumann Resonances // CRC Handbook of Atmospherics. Boca Raton: CRC Press, 1982. P. 111 -177.

Qin S.Y., Yin H., Yang C.L., Dou Y.F., Liu Z.M., Zhang P., Yu H., Huang Y.L., Feng J., Hao J.F., Hao J., Deng L., Yan X., Dong X., Zhao Z., Jiang T., Wang H.W., Luo S.J., Xie C. A magnetic protein biocompass // Nat. Mater. 2016. Vol. 15. P. 217-226.

Rapoport S.I., Bol'shakova T.D., Malinovskaya N.K., Orayevskiy V.N., Meshcheryakova S.A., Breus T.K., Sosnovskiy A.M. Magnitnye buri kak stressovyi factor [Magnetic storms as a stress factor] // Biofizika. 1998. T. 43, № 4. S. 632-639. [In Russian]

Rapoport S.I., Breus T.K., Kleymenova N.G., Kozyreva O.V., Malinovskaya N.K. Geomagnitnyye pul'satsii i infarkty miokarda [Geomagnetic pulsations and myocardial infarctions] // Terapevticheskiy arkhiv. 2006. T. 78, № 4. S. 5660. [In Russian]

Rapoport S.I., Malinovskaya N.K., Orayevskiy V.N., Komarov F.I., Nosovskiy A.M., Vetterberg L. Vliyaniye kolebaniy estestvennogo magnitnogo polya Zemli na produktsiyu melatonina u bol'nykh ishemicheskoy bolezn'yu serdtsa [Effect of oscillations of the Earth's natural magnetic field on melatonin production in patients with coronary heart disease] // Klinicheskaya meditsina. 1997. № 6. S. 24-26. [In Russian]

Rapoport S.I., Malinovskaya N.K., Vetterberg L., Shatalova A.M., Orayevskiy V.N. Produktsiya melatonina u bol'nykh gipertonicheskoy bolezn'yu vo vremya magnitnykh bur' [Melatonin production in hypertensive patients during magnetic storms] // Terapevticheskiy arkhiv. 2001. T. 73, № 12. S. 29-33. [In Russian]

Reiter R.J. Electromagnetic fields and melatonin production // Biomed. Pharmacother. 1993. Vol. 47. № 10. P. 439444.

Reiter R.J. Pineal melatonin: cell biology of its synthesis and of its physiological interactions // Endocr. Rev. 1991. Vol. 12. P. 151-180.

Reppert S.M., Weaver D.R. Coordination of circadian timing in mammals // Nature. 2002. Vol. 418. P. 935-941.

Ritz T., Adem S., Schulten K. A model for photoreceptor-based magnetoreception in birds // Biophys. J. 2000. Vol. 78. P. 707-718.

Romanovskij A.V., Pesnya D.S., Izvekov E.I., Krylov V.V., Nepomnyashchikh V.A. The behavior of male Danio rerio Hamilton after exposure of fish embryos to a simulated geomagnetic storm // Biophysics. 2014. Vol. 59. № 6. P. 935-939.

Ross B., Mehta S., Zhang J. Molecular tools for acute spatiotemporal manipulation of signal transduction // Curr. Opin.

Chem. Biol. 2016. Vol. 34. P. 135-142. Sancar A. Structure and function of DNA photolyase and cryptochrome blue-light photoreceptors // Chem. Rev. 2003. Vol. 103. P. 2203-2237.

Sandyk R. Treatment with AC pulsed electromagnetic fields improves the response to levodopa in Parkinson's disease //

Int. J. Neurosci. 1997. Vol. 91. P. 189-197. Schibler U., Sassone-Corsi P. A web of circadian pacemakers // Cell. 2002. Vol. 111. P. 919-922. Semm P., Schneider T., Vollrath L. Effects of an earth-strength magnetic field on electrical activity of pineal cells //

Nature. 1980. Vol. 288. P. 607-608. Sentman D.D., Fraser B.J. Simultaneous observations of Schumann resonances in California and Australia - evidence for intensity modulation by the local height of the D-region // J. Geophys. Res. Space Phys. 1991. Vol. 96. P. 15973-15984.

Sewerynek E. Melatonin and the cardiovascular system // Neuroendocrinol. Lett. 2002. Vol. 23. P. 79-83. Shem'i-Zade A.E. Transformatsiya impul'sa solnechno-geomagnitnoy aktivnosti v vozmushcheniya radonovogo i aeroionnogo poley planety [Transformation of the pulse of solar-geomagnetic activity into perturbations of radon and aeroionic fields of the planet] // Biofizika. 1992. T. 37, № 4. S. 690-699. [In Russian] Solov'yov I.A., Chandler D.E., Schulten K. Magnetic field effects inArabidopsis thaliana cryptochrome-1 // Biophys. J. 2007. Vol. 92. P. 2711-2726.

Solov'yov I.A., Schulten K. Magnetoreception through cryptochrome may involve superoxide // Biophys. J. 2009. Vol. 96. P. 4804-4813.

Stoupel E. The effect of geomagnetic activity on cardiovascular parameters // Biomed. Pharmacother. 2002.

Vol. 56(Suppl. 2). P. 247s-256s. Stoupel E., Monselise Y., Lahav J. Changes in autoimmune markers of the anti-cardiolipin syndrome on days of

extreme geomamagnetic activity // J. Basic Clin. Physiol. Pharmacol. 2006. Vol. 17. P. 269-278. Stoupel E., Petrauskiene J., Kalediene R., Domarkiene S., Abramson E., Sulkes J. Distribution of deaths from ischemic heart disease and stroke. Environmental and aging influences in men and women // J. Basic Clin. Physiol. Pharmacol. 1996. Vol. 7. P. 303-319. Stoupel E., Shimshoni M. Hospital cardiovascular deaths and total distribution of deaths in 180 consecutive months with different cosmic physical activity: a correlative study (1974-1988) // Int. J. Biometeorol. 1991. Vol. 35. P. 6-9. Sugiura M., Kamei T. Equatorial Dst index 1957-1986 // IAGA Bulletin. 1991. Vol. 40. P. 1-246. Takahashi K., Toth B.A., Olson J.V. An automated procedure for near-real-time Kp estimates // J. Geophys. Res. Space

Phys. 2001. Vol. 106. P. 21017-21032. Talikina M.G., Izyumov Yu.G., Krylov V.V. Response of animal and vegetative cells to the effect of a typical magnetic

storm // Izv. Atmos. Ocean. Phys. 2013b. Vol. 49. № 8. P. 779-783. Talikina M.G., Krylov V.V., Izyumov Yu.G., Chebotareva Yu.V. The effect of a typical magnetic storm on mitosis in the embryo cells and the length and weight of roach (Rutilus rutilus L.) prolarvae // Inland Water Biol. 2013a. Vol. 6. № 1. P. 48-51.

Tavel M.E. The placebo effect: the good, the bad, and the ugly // Am. J. Med. 2014. Vol. 127. P. 484-488. Touitou Y., Bogdan A., Lambrozo J., Selmaoui B. Is melatonin the hormonal missing link between magnetic field effects and human diseases? // Cancer Cause Control. 2006. Vol. 17. № 4. P. 547-552. Touitou Y., Selmaoui B. The effects of extremely low-frequency magnetic fields on melatonin and cortisol, two marker

rhythms of the circadian system // Dialogues Clin. Neurosci. 2012. Vol. 14. № 4. P. 381-399. Tran A., Polk C. Schumann resonances and electrical conductivity of the atmosphere and lower ionosphere - I. Effects of conductivity at various altitudes on resonance frequencies and attenuation // J. Atmos. Sol-Terr. Phys. 1979. Vol. 41. P. 1241-1248.

Treiber C.D., Salzer M.C., Riegler J., Edelman N., Sugar C., Breuss M., Pichler P., Cadiou H., Saunders M., Lythgoe M., Shaw J., Keays D.A. Clusters of iron-rich cells in the upper beak of pigeons are macrophages not magnetosensitive neurons // Nature. 2012. Vol. 484. P. 367-370. Wan G.J., Wang W.J., Xu J.J., Yang Q.F., Dai M.J., Zhang F.J., Sword G.A., Pan W.D., Chen F.J. Cryptochromes and hormone signal transduction under near-zero magnetic fields: new clues to magnetic field effects in a rice planthopper // PLoS One. 2015. Vol. 10. № 7. e0132966. Wan G.J., Yuan R., Wang W.J., Fu K.Y., Zhao J.Y., Jiang S.L., Pan W.D., Sword G.A., Chen F.J. Reduced geomagnetic field may affect positive phototaxis and flight capacity of a migratory rice planthopper // Anim. Behav. 2016. Vol. 121. P. 107-116.

Welker H.A., Semm P., Willig R.P., Commentz J.C., Wiltschko W., Vollrath L. Effects of an artificial magnetic-field on serotonin-n-acetyltransferase activity and melatonin content of the rat pineal gland // Exp. Brain Res. 1983. Vol. 50. P. 426-432.

Weydahl A., Sothern R.B., Cornelissen G. Non-linear relation of heart rate variability during exercise recovery with local geomagnetic activity // Biomed. Pharmacother. 2002. Vol. 56(Suppl. 2). P. 298-300.

Weydahl A., Sothern R.B., Cornelissen G., Wetterberg L. Geomagnetic activity influences the melatonin secretion at latitude 70 degrees N // Biomed. Pharmacother. 2001. Vol. 55. P. 57s-62s.

Williams E.R. The Schumann resonance - a global tropical thermometer // Science. 1992. Vol. 256. P. 1184-1187.

Wilson B.W., Stevens R.G., Anderson L.E. Neuroendocrine mediated effects of electromagnetic-field exposure: possible role of the pineal gland // Life Sci. 1989. Vol. 45. № 15. P. 1319-1332.

Wiltschko R., Stapput K., Ritz T., Thalau P., Wiltschko W. Magnetoreception in birds: different physical processes for two types of directional responses // Hfsp. J. 2007. Vol. 1. P. 41-48.

Yamanaka Y., Suzuki Y., Todo T., Honma K., Honma S. Loss of circadian rhythm and light-induced suppression of pineal melatonin levels in Cry1 and Cry2 double-deficient mice // Genes Cells. 2010. Vol. 15. P. 1063-1071.

Yamazaki Y., Maute A. Sq and EEJ - a review on the daily variation of the geomagnetic field caused by ionospheric dynamo currents // Space Sci. Rev. 2017. Vol. 206. P. 299-405.

Yermolaev Y.I., Yermolaev M.Y. Statistic study on the geomagnetic storm effectiveness of solar and interplanetary events // Adv. Space Res. 2006. Vol. 37. P. 1175-1181.

Yoshii T., Ahmad M., Helfrich-Forster C. Cryptochrome mediates light-dependent magnetosensitivity of Drosophila's circadian clock // Plos Biol. 2009. Vol. 7. P. 813-819.

Yu H.S., Rieter R.J. Melotonin. Biosynthesis, Phisiological Effects, and Clinical Applications. Boca Raton: CRC Press, 1993.

Zapka M., Heyers D., Hein C.M., Engels S., Schneider N.L., Hans J., Weiler S., Dreyer D., Kishkinev D., Wild J.M., Mouritsen H. Visual but not trigeminal mediation of magnetic compass information in a migratory bird // Nature. 2009. Vol. 461. P. 1274-1277.

Zel'dovich Ya.B., Buchachenko A.L., Frankevich E.L. Magnitno-spinovyye effekty v khimii i molekulyarnoy fizike [Magnetic spin effects in chemistry and molecular physics] // Uspekhi fizicheskikh nauk. 1988. T. 155, № 1. S. 345. [In Russian]

Zenchenko T.A., Jordanova M., Poskotinova L.V., Medvedeva A.A., Alenikova A.E., Khorseva N.I. Synchronization between human heart rate dynamics and Pc5 geomagnetic pulsations at different latitudes // Biophysics. 2014. Vol. 59. № 6. P. 965-972.

Zenchenko, T.A., Medvedeva, A.A., Potolitsyna, N.N., Parshukova O.I., Boiko E.R. Correlation of the dynamics of minute-scale heart rate oscillations and biochemical parameters of the blood in healthy subjects to Pc5-6 geomagnetic pulsations // Biophysics. 2015. Vol. 60. № 2. P. 309-316.

Zenchenko, T.A., Poskotinova, L.V., Rekhtina, A.G., Zaslavskaya R.M. Relation between microcirculation parameters and Pc3 geomagnetic pulsations // Biophysics. 2010. Vol. 55. № 4. P. 646-651.

Zhadin M.N. Review of Russian literature on biological action of DC and low-frequency AC magnetic fields // Bioelectromagnetics. 2001. Vol. 22. P. 27-45.

Zhou Z., Peng X., Chen J., Wu X., Wang Y., Hong Y. Identification of zebrafish magnetoreceptor and cryptochrome homologs // Sci. China Life Sci. 2016. Vol. 59. № 12. P. 1324-1331.

BIOLOGICAL EFFECTS OF GEOMAGNETIC ACTIVITY: OBSERVATIONS, EXPERIMENTS AND POSSIBLE MECHANISMS

V. V. Krylov

Papanin Institute for Biology of Inland Waters Russian Academy of Sciences, 152742 Borok, Russia

e-mail: [email protected]

This review presents contemporary data on the biological effects of geomagnetic activity. Correlations between geomagnetic indices and biological parameters and experimental studies that used simulated geomagnetic storms to detect the possible responses of organisms to these events in nature are discussed. Possible mechanisms by which geomagnetic activity influences organisms are also considered. Special attention is paid to the idea that geomagnetic activity is perceived by organisms as a disruption of diurnal geomagnetic variation. This variation, in turn, is viewed by way of a secondary zeitgeber for biological circadian rhythms. Additionally, we discuss the utility of cryptochrome as a biological detector of geomagnetic storms. The possible involvement of melatonin and the protein coding by the CG8198 gene in the biological effects of geomagnetic activity are discussed. Perspectives for the studying of mechanisms by which geomagnetic storms affect organisms are suggested.

Keywords: geomagnetic storm; diurnal geomagnetic variation; melatonin; cryptochrome