Влияние переменных магнитных полей на наследование некоторых признаков у Drosophila melanogaster

№117-1,

биологические науки

Изучена биологическая активность такого широко распространенного в окружающей среде физического фактора, как магнитное поле низкой частоты. В эксперименте на животной тест-системе Drosophila melanogaster получены результаты по влиянию магнитного поля на соотношение полов потомства первого поколения, репродуктивную способность, жизнеспособность личинок и куколок и наследование некоторых морфологических признаков.

Похожие материалы

Введение

Экологические факторы, разнообразны как по своей природе, так и по своему действию на живые организмы. К важнейшим и соответственно хорошо изученным экологическим факторам относятся температура, радиация, свет. К менее изученным, но не менее важным факторам физической природы относят магнитные поля (МП) как естественного, так и искусственного происхождения [1].

В последнее время интерес исследователей к таким физическим факторам как переменные магнитные поля (ПеМП) повсеместно растет ввиду широкого использования в быту и производстве различных электротехнических приборов, электронных средств связи, линий электропередач и т.д.

Материал и методика исследований

Исследования биологической активности переменных магнитных полей уже длительное время ведутся в Кабардино-Балкарском госуниверситете им. Х.М. Бербекова. На базе кафедры биологии, геоэкологии и молекулярно-генетических основ живых систем изучается действие магнитных полей на такую хорошо изученную и широко используемую в исследованиях тест-систему как дрозофила меланогастер. Для учебных и научных целей культивируются лабораторные линий Drosophila melanogaster как дикого типа, так и различных мутантных форм.

В эксперименте по детекции биологической активности магнитных полей были использованы следующие линии Drosophila melanogaster:

  1. Canton-S, C-S. Дикий тип. Дикий тип. Серое тело, темно-красные глаза. Нормальные прямые крылья;
  2. Dumpy, dp — Короткокрылый. На груди воронкообразные углубления;
  3. Ebony, e. Черный цвет тела;
  4. Vestigial, vg. Зачаточнокрылый. Крылья и жужжальца зачаточные;
  5. White, w. Белоглазый. Глаза белые, глазки, мальпигиевы сосуды и семенники бесцветны;
  6. White apricot (wa) — абрикосовые глаза.

По степени изученности, четкости проявления и легкости классификации мутанты дрозофилы расклассифицированы Бриджесом на пять категорий. Все линии дрозофилы используемые в наших исследования в качестве тест-систем относятся к первой категории — мутанты, наиболее изученные и интенсивно используемые в исследованиях, с четкой классификацией, хорошей жизнеспособностью и точной локализацией [3].

В ходе постановки эксперимента для изучения влияния переменных магнитных полей были сформированы опытный и контрольный варианты. В опытном варианте частота магнитного поля составляла 50 Гц, напряженность 15 мА/м. В контрольном варианте линии содержались в условиях без МП. Все шесть линий опытного и контрольного вариантов были заложены в 4-кратной повторности. В каждую пробирку с питательной средой помещали по 4 взрослых самки и самца. Пробирки с мухами обоих опытных вариантов помещали в катушку индуктивности представляющую собой полый цилиндр с обмоткой. Экспозиция в МП длилась 36 часов. В последующем анализу подвергалось первое поколение от облученных таким образом мух.

В полученном потомстве учитывали такие показатели как соотношение самцов и самок, количество куколок и общее число вылетевших имаго, наследование некоторых морфологических признаков.

При оценке достоверности полученных данных использовали критерий Фишера [2].

Результаты и их обсуждение

Для детекции биологической активности переменных магнитных полей на плодовой мушке нами были изучены морфологические изменения возникающие в первом поколении мух от родителей обработанных магнитным полем.

Крыловые мутации — отсутствие крыла.
Рисунок 1. Крыловые мутации — отсутствие крыла.
Крыловые мутации — сморщенные крылья.
Рисунок 2. Крыловые мутации — сморщенные крылья.
Крыловые мутации — удлиненные крылья (линия Vg).
Рисунок 3. Крыловые мутации — удлиненные крылья (линия Vg).

Кроме морфологических особенностей в эксперименте мы исследовали репродуктивную способность, жизнеспособность, соотношение полов в опытном и контрольном вариантах.

Репродуктивную способность дрозофилы определяли на 9-10 день по числу куколок (пупариев) в одной пробирке от 4-х пар мух определенного возраста. Жизнеспособность дрозофилы оценивали по проценту пупариев, из которых вышли имаго дрозофилы, относительно общего количества пупариев. Эта величина может служить критерием жизнеспособности куколок дрозофилы.

В эксперименте по выявлению биологической активности магнитных полей мы использовали частоту поля 50 Гц, с напряженностью 15 мА/м.

Распределение мух первого поколения по соотношению полов в опытном и контрольном вариантах близко к ожидаемому 1:1 (таблица 1).

Цифровые данные, полученные в ходе анализа потомства F1 по признаку репродуктивной способности свидетельствуют о некотором ее повышении в опытном варианте относительно контроля, особенно в линиях C-S и Dp — 328 и 304 куколки соответственно.

Кроме репродуктивной способности определяли также жизнеспособности куколок дрозофилы. По количеству вылетевших имаго в контрольном варианте наименьшие показатели у линий vestigial и white — 61,9% и 65,9% соответственно (таблица 1).

В опытном варианте более чувствительными к изучаемому фактору оказались линии vestigial и white, white apricot — 44,6%; 42,1% и 40,6% соответственно. Разница между опытом и контролем по данному признаку статистически достоверна.

Таблица 1. Влияние ПеМП на соотношение полов, число образовавшихся куколок и вылетевших мух Drosophila melanogaster.

Линия

Σ

Количество куколок

% вылетевших мух

опыт

C-S

106

105

211

328

64,3

Dp

86

79

165

304

54,3

e

98

94

192

273

70,3

Vg

68

55

123

276

44,6

W

68

49

117

278

42,1

Wa

64

55

119

293

40,6

контроль

C-S

96

103

201

245

82,0

Dp

95

84

179

227

78,9

e

72

81

153

203

75,4

Vg

57

42

99

160

61,9

W

60

48

108

164

65,9

Wa

78

71

149

204

73,0

Кроме соотношения полов, репродуктивной способности и жизнеспособности нами был проанализирован фактический материал и по наследованию морфологии крыльев (таблица 2).

Как видно из данных таблицы 2 выход мух первого поколения с измененной морфологией крыльев отмечен во всех линиях опытного варианта, кроме линий Canton-S и white. Были отмечены особи с отсутствием одного крыла, со сморщенными и удлиненными крылья в линии Vg для которой нормальными являются зачаточные крылья.

В контрольном варианте по данному признаку зафиксировано одно событие в линии Canton-S.

Таблица 2. Влияние ПеМП на вид и число крыловых мутаций мух Drosophila melanogaster.

линии

Крыловые мутации

контроль

отсутствие крыла

сморщенные крылья

удлиненные крылья

C-s

Dp

e

Vg

W

Wa

1

опыт

C-s

Dp

1

2

e

2

Vg

4

7

W

Wa

2

Выводы

  1. Переменные магнитные поля с частотой 50 Гц не оказывают существенного влияния на распределение полов у изученных линий.
  2. Более чувствительными к магнитному полю по признаку жизнеспособности оказались линии vestigial и white, white apricot.
  3. Наибольший выход особей с измененной морфологией крыла под воздействием магнитного поля отмечен в линиях dumpy, ebony,vestigial и white apricot.
  4. Изучена возможность использования Drosophila melanogaster в качестве тест-системы, для первичной индикации влияния переменных магнитных полей на биологические объекты, с целью выработки рекомендаций по безопасному их использованию в деятельности человека.

Список литературы

  1. Коган А.Б., Наумов Н.П., Режабек Б.Г., Чораян О.Г. Биологическая кибернетика. М.: Высшая школа, 1977. — 408 с.
  2. Лакин Г.Ф. Биометрия. — М.: Высшая школа, 1980. — 293 с.
  3. Медведев Н.Н. Практическая генетика. Издание второе, исправленное и дополненное, 1968. — 294 с.