Светящиеся бактерии помогут измерить радиоактивность

Сибирские биофизики провели экспериментальное исследование биологического эффекта низкодозовой гамма-радиации. Результаты исследования представлены Journal of Environmental Radioactivity.

Авторы исследования пытались выявить особенности воздействия низкодозовой гамма-радиации на живых существ и понять, чем отличается воздействие гамма-излучения на живые организмы от альфа- и бета-излучения. В качестве тестового организма они использовали светящиеся бактерии Photobacterium phosphoreum, которые являются чрезвычайно удобным объектом для анализа всех аспектов воздействия излучения. Источником гамма-излучения послужили «горячие частицы», содержащие цезий-137, обнаруженные в донных отложениях реки Енисей в районе поселка Атаманово Красноярского края. Для проведения исследования светящиеся бактерии были помещены в экспериментальную капсулу, где они испытывали воздействие радиации различной мощности и продолжительности при трех температурах (+5°C, +10°C, +20°C).

Различия в биологических эффектах радиации различного типа (альфа-, бета- и гамма) связаны с природой этих излучений. Так, альфа- и бета- излучение — это потоки заряженных частиц (ядер атомов гелия и электронов соответственно), которые активно ионизируют окружающую среду. Гамма-излучение представляет собой электромагнитное излучение высокой энергии и характеризуется низкой ионизирующей способностью. Именно эти различия должны сказываться на биологических эффектах не только при высокодозовых, но и низкодозовых воздействиях. Низкодозовые эффекты в настоявшее время являются наименее исследованными и поэтому наиболее интересны для ученых.

В результате проведенных экспериментов и сравнения с выводами предшествующих исследований в этой сфере ученые пришли к нескольким существенным выводам.

Во-первых, если влияние низкоинтенсивного альфа- и бета-излучения на живые организмы может быть описано моделью гормезиса, согласно которой радиационное излучение может оказывать не только отрицательное, но и положительное воздействие, то для низкоинтенсивного гамма-излучения в аналогичных условиях обнаружено только подавляющее воздействие, которое описывается линейной зависимостью в координатах доза – эффект.

Во-вторых, ученые установили, что при низкоинтенсивном радиационном воздействии поглощенная доза излучения не так важна, как его продолжительность, которая и имеет решающее значение для токсичного воздействия на организмы.

В-третьих, в результате воздействия на светящиеся бактерии низкодозового гамма-излучения при температурах +5°C и +10°C ученые не зарегистрировали какого-либо подавляющего радиационного эффекта в течение эксперимента (до 175 часов). При аналогичном воздействии гамма-излучения при температуре +20°C исследователи наблюдали подавление естественного свечения морских бактерий, следовательно, эти организмы подверглись токсичному воздействию. Ученые объясняют это тем, что при более высоких температурах ускоряются процессы метаболизма, и бактерии становятся более чувствительными к радиационному воздействию.

И, в-четвертых, если опасность радиационного воздействия зачастую связана с изменениями на генетическом уровне, то при низких дозах гамма-радиации ученые не обнаружили изменений в генах, отвечающих за жизненно важные функции бактерий.

По словам одного из авторов публикации, профессора Сибирского федерального университета и ученого Института биофизики СО РАН Надежды Кудряшевой, результаты данного исследования имеют как фундаментальное, так и прикладное значение: «Полученные результаты помогают понять природу биологического воздействия низкоинтенсивного радиационного излучения на клеточном уровне. Клетки светящихся бактерий являются чрезвычайно удобным объектом для таких исследований. Прикладной аспект работы связан с возможностью использования светящихся бактерий для определения (мониторинга) токсичности окружающей среды. Известно, что эти бактерии уже около пятидесяти лет очень широко используются для мониторинга токсичности окружающей среды при загрязнении химическими веществами. Наши исследования показывают перспективность использования этих бактерий для определения (мониторинга) токсичности при радиоактивных загрязнениях».

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.