Введение к работе
Актуальность проблемы. Среди проблем, от решения которых зависит будущее всего живого, проблема мутагенного загрязнения окружающей среды, несомненно, одна из наиболее острых. Мутагены, влияя на наследственную информацию живых организмов и увеличивая генетический груз, изменяют направление и скорость эволюции. Несомненно, что с проблемой мутагенов живые организмы за всю историю своего существования уже сталкивались и сумели выработать адаптивные механизмы, снижающие их вредные последствия. Но это касается только естественных мутагенов, которые являются природными факторами, играющими основную роль в изменчивости организмов в процессе эволюции. На современном этапе развития общества, в результате деятельности человека, в природе не только увеличивается концентрация естественных мутагенов, но и поступает огромное количество искусственных мутагенов, адаптация к которым требует длительного периода времени.
Человечество в отношении количества мутагенных источников, и соответственно мутагенных факторов, находится в несоизмеримо худшем положении, чем многие другие организмы (Лекявичюс, 1983). В связи с этим проблема последствий мутагенного загрязнения из чисто биологической превращается и в социально-этическую.
Из-за глобального распространения антропогенных мутагенов сейчас уже трудно говорить о естественном фоне мутагенного загрязнения (Порошенко, Абилев, 1988; Шигаева и др., 1994). Особенную опасность вызывает локализация высокого уровня мутагенного загрязнения на урбанизированных территориях. В городах, с их своеобразными абиотическими условиями (меньше ветров, больше влажность и др.) и с большим количеством потенциальных источников загрязнения (промышленные предприятия, транспорт и др.), складывается совершенно особая среда обитания. И если реакция синантропных организмов на техногенное загрязнение хоть как-то изучается
(Жукова, Кубанцев, 1982; Захаров, Сергиевский, 1984; Клаус-нитцер, 1990; Колякин, 1994; Кубанцев, Жукова, 1994; Чер-ноусова, 1996), то изменения состояния живых организмов в результате мутагенного загрязнения на урбанизированных территориях изучены пока слабо. Имеющаяся сейчас информация о мутагенности отдельных техногенных соединений (Ле-кявичюс, 1983; Wassom, Mailing, 1978) с большой долей вероятности позволяет судить о генетической опасности того или иного загрязнителя. Однако окончательный ответ можно получить, лишь исследуя конкретную популяцию, подверженную мутагенному загрязнению в естественных условиях (Ги-лева, Косарева, 1994).
Методами физико-химического анализа невозможно определить мутагенную загрязненность и ее влияние на организм. Только с помощью биологических объектов возможно определение мутагенной активности того или иного соединения и их совокупности. При этом необходимо учитывать, что мутагены в природе действуют на фоне большого количества других факторов, пусть даже немутагенных. Одновременное действие нескольких факторов представляет большую опасность, так как далее слабые мутагенные природные соединения могут оказывать катализирующее действие на активность искусственных мутагенных факторов.
В существующих сейчас методах биоиндикации мутагенов с помощью Drosophila melanogaster используются в основном лабораторные линии, при этом исследования занимают довольно продолжительное время (от трех недель и более) (Ауэрбах, 1978; Руководство..., 1989; Асланян, 1994). Мы же ставили задачу разработать метод индикации мутагенного загрязнения городской среды, который .был бы столь же информативным и достоверным, как уже существующие, но был бы более дешевым и оперативным.
Цель работы: изучение возможности использования самок Drosophila melanogaster из природной популяции в эколого-генетическом мониторинге мутагенного (химического и физического) загрязнения атмосферы урбанизированной территории.
Задачи исследования:
1. Проанализировать распространение и сроки развития популяции Drosophila melanogaster на территории города Волгограда. Выбрать экспериментальные площадки, различающиеся по степени предполагаемого мутагенного загрязнения, и
определить наиболее оптимальные сроки для сбора самок дрозофил в наших климатических условиях.
2. Определить процент доминантных летальных мутаций (РЭЛ
и ПЭЛ) у самок дрозофил в разных районах г. Волгограда.
-
Определить уровень плодовитости дрозофил в разных районах г. Волгограда и установить возможность использования этого показателя в качестве критерия мутагенного загрязнения атмосферы.
-
Выяснить, есть ли различия в жизнеспособности потомства у самок дрозофил, отловленных в разных по степени мутагенного загрязнения районах г. Волгограда, и возможно ли использовать жизнеспособность потомства в качестве критерия мутагенного загрязнения атмосферы.
-
Провести исследование по стандартной методике определения доминантных летальных мутаций и сравнить его результаты с результатами разрабатываемого метода. И на этом основании определить репрезентативность разрабатываемого нами метода.
-
На основании полученных данных дать рекомендации по определению мутагенного загрязнения атмосферы.
Научная новизна исследования:
впервые на примере г. Волгограда показана возможность использования самок D. melanogaster из природной популяции в качестве тест-объекта мутагенного загрязнения атмосферы урбанизированной территории;
впервые с помощью биометода изучена мутагенная загрязненность атмосферы г. Волгограда.
Научно-практическая значимость
Экспериментальным путем доказана возможность использования самок дрозофил из природной популяции в качестве тест-объекта для оперативной индикации мутагенного загрязнения атмосферы урбанизированной территории.
При оценке мутагенного загрязнения атмосферы можно рекомендовать использование таких показателей, как частота ДЛМ (РЭЛ и ПЭЛ), плодовитость самок, а также жизнеспособность потомства. При этом целесообразней использовать эти показатели в комплексе.
Материалы исследования используются в лекционных и практических курсах экологии, генетики и зоологии в ВГПУ.
Апробация работы
Материалы исследования докладывались и обсуждались по ходу выполнения основных этапов работы на:
3-й Всероссийской научной конференции "Влияние антропогенных факторов на структурные преобразования клеток, тканей и органов человека и животных" (Волгоград, 1995);
докладывались на I и II межвузовских научно-практических конференциях молодых ученых Волгоградской области (Волгоград, 1994, 1995);
на I гуманитарной межвузовской научно-практической конференции молодых ученых Волгоградской области (Волгоград, 1997), на ежегодных научных конференциях преподавателей, студентов и сотрудников ВГПУ (Волгоград, 1994, 1996);
на заседаниях кафедры зоологии и экологии ВГПУ (1994, 1995, 1997, 1998).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 работы.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и выводов, списка литературы. Объем работы 153 страницы, в том числе 67 таблиц и 12 рисунков. Список литературы включает 363 источника, в том числе 90 источников на иностранных языках.