CC BY
95
Экология *у
эколого-генетическии эффект формальдегида
Л. в. кРЫСовА, аспирант, о. н. АнТоСЮк, аспирант, н. А. МАРвин, аспирант, А. М. МАРвин, кандидат биологических наук, доцент, Уральский ГУ им. А. М. Горького
620083, г. Екатеринбург, пр. Ленина, д. 51
Ключевые слова: дрозофила, формальдегид, жизнеспособность. Keywords: Drosophila, formaldehyde, vitality.
Формальдегид относится к группе химических веществ антропогенного происхождения и широко используется как в промышленности, так и в сельском хозяйстве.
Мутагенный и тератогенный эффект формальдегида наиболее подробно был изучен И. А. Рапопортом с использованием такого модельного объекта, как Drosophila melanogaster. Одной из особенностей формальдегида в качестве мутагена является его чрезвычайно узкая специфичность по отношению к отдельным стадиям развития. Этим он отличается от всех других мутагенов [1].
Как показали опыты с использованием радиоактивного формальдегида [2], при добавлении в корм он активно включается в половые клетки на стадии личинки и имаго дрозофилы. В первую очередь речь идет о половых клетках самцов. Как показали исследования этих авторов, мутации возникают исключительно только у мужского пола, причем только на одной из стадий гаметогенеза, а именно на ранней стадии образования личиночных сперматоцитов. У взрослых особей обоего пола, а также в сперматогониях мутации не обнаруживаются [2].
Формальдегид обладает не только мутагенным, но и тератогенным эффектом. При добавлении в питательную среду вызывает длительную задержку развития личинок дрозофилы. Личинки, пребывающие на среде, содержащей 0,2 % формальдегида, сохраняют жизнеспособность, но не окукливаются в течение месяца, в то время как контрольные личинки окукливаются за 4,5 суток. При переносе личинок со среды, содержащей формальдегид, на обычную питательную среду после задержки развития в две-три недели происходит их окукливание, нормально протекает метаморфоз, появляются жизнеспособные и нормально плодовитые взрослые насекомые [3].
Цель и методика исследований.
Целью данной работы является изучение влияния различных доз фор -мальдегида на уровень жизнеспособности с использованием трех параметров: общая, средняя и индивидуальная плодовитость, частота встречаемости эмбриональных и постэмбриональных леталей на примере линии дикого типа Drosophila melanogaster Екатеринбург. В работе использовалась общепринятая методика, описанная в методическом пособии М. М. Тихомировой [4]. Эффект формальдегида изучался с
применением трех концентраций: 0,025 %, 0,2 %, 0,4 %. Личинки первого личиночного возраста помещались на среду Альдерстона, содержащую формальдегид в концентрации 0,025 %, и выращивались на ней вплоть до вылета имаго, тогда как при концентрациях 0,2 % и 0,4 % использовались личинки третьего возраста. В четырех сериях опытов было использовано 100 индивидуальных пар мух, исследовано около 30 000 яиц. Кладка яиц в каждом опыте осуществлялась на протяжении 18 дней.
Результаты исследований.
В первую очередь был осуществлен анализ общей, средней и индивидуальной плодовитости, как в контроле, так и при различных концентрациях формальдегида Результаты этой серии опытов представлены на рис. 1. Как видно из рисунка, пребывание личинок на среде с фор -мальдегидом при низких концентрациях
50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
не оказывает существенного влияния на перечисленные выше параметры, тогда как при повышении концентрации уровень плодовитости претерпевает двукратное снижение, и это при том, что, судя по нашим данным, уже где-то к 80-му часу начинается гистолиз кишечника и личинки прекращают питаться. Все это приводит к тому, что поступление формальдегида per os в опытах с повышенной концентрацией формальдегида становится минимальным.
На основании полученных данных, можно сделать вывод, что повышенная концентрация формальдегида оказывает существенное влияние на плодовитость.
Анализ частоты встречаемо-
сти неразвившихся яиц в виде ранних (РЭЛ) и поздних (ПЭЛ) эмбриональных леталей представлен на рис. 2. Всего было проанализировано около 30 000 яиц. Как видно из рис. 2,
- ЗО З1 ■ ■ ЗО 28
- 12,46 - - 12,9З
контроль
Фор. С=0,025% Фор. С=0,2% Фор. С=0,4%
Рисунок 1
Средняя индивидуальная плодовитость в линии дикого типа Екатеринбург при различных
концентрациях формальдегида
■ ПЭЛ □ РЭЛ
54
контроль Фор. Фор. С=0,2% Фор. С=0,4%
С=0,025%
Рисунок 2
частота встречаемости эмбриональных леталей после обработки формальдегидом различных концентраций у линии дикого типа Екатеринбург
www. m-avu. narod. т
контрольная линия Екатеринбург характеризуется довольно низкими значениями по этим показателям и, в целом, не отличается от других линий дикого типа.
Наибольшие значения в отношении РЭЛ и ПЭЛ были прослежены в опытах с концентрацией формальдегида 0,025 %, когда личинки на протяжении всего личиночного периода пребывали на среде с формальдегидом. Как видно из рис. 2, частота встречаемости ПЭЛ составила 3,8 %, тогда как РЭЛ — 30,63 %. Кроме того, с помощью методики, разработанной в нашей лаборатории, среди нераз-вившихся яиц белого цвета нами было выявлено наличие неоплодотворенных яиц, частота которых составила 9,2 %. Эти данные представляют интерес с точки зрения эффекта формальдегида на половые клетки. Такого рода данные в какой-то мере подтверждают негативное действие формальдегида на процессы сперматогенеза самцов. Достаточно высокий процент ПЭЛ (их частота определялась по бурой окраске яиц) также указывает на тератогенный эффект данного вещества, поскольку появление яиц бурого цвета, судя по литературным данным, связано с нарушением эмбриогенеза на 6-8 часу развития, т. е. далеко зашедшего органогенеза.
При более высоких концентрациях формальдегида 0,2 % и 0,4 % мы не обнаруживаем высоких значений ни по ранним, ни по поздним эмбриональным лета-лям, по-видимому, за счет селективного отбора.
контроль
Фор.
С=0,025%
Фор. С=0,2% Фор. С=0,4%
Рисунок 3
частота встречаемости постэмбриональных леталей после обработки формальдегидом
различных концентраций у линии дикого типа Екатеринбург
В следующей серии экспериментов (рис. 3) нами был осуществлен анализ постэмбриональных леталей. Как видно из рис. 3, прослежена прямая зависимость концентрации формальдегида и частоты появления личиночных леталей, которая при максимальной концентрации может достигать почти 50 %. Таким образом, личиночный период развития является наиболее чувствительным в отношении биологического эффекта формальдегида.
Выводы.
В ходе экспериментов формальдегид в концентрациях 0,025 %, 0,2 % и 0,4 % показал значительный генотоксический эффект. Особи, обработанные формальдегидом в указанных концентрациях, имели сильную задержку в развитии, низкую плодовитость, высокий процент эмбриональных и постэмбриональных леталей, низкую активность и высокую смертность. Кроме того, формальдегид вызывал ряд морфологических изменений: мелкие размеры яиц и взрослых особей, редуцированные крылья (примерно у 15 % исследованных особей).
литература
1. Krishin A. E. Induction of mutations by formaldehyde solutions in Drosophila mel. // Amer. Naturalist. 1956. P. 90, 875, 377-380.
2. Auerbach C. Moser H. An analysis of the mutagenic action of formaldehydefood. Sensivity of Drosophila germ cell. Z. induct Abstammungs-und Vererbungslehre. H. 4, 479-504.
3. Legaton M., Zimmering S. Integration of mammalian, microbial and drosophila procedures for evaluating chemical mutagens. // Mutat. Res. 1975. P. 29, 2, 181-188.
4. Тихомирова М. М. Генетический анализ : учеб. пособие. Л. : Изд-во ленингр. ун-та, 1990. 280 с.
www.m-avu. narod. ru
55
