Помощь студентам в учебе
Влияние переменных электромагнитных полей различных частот на растительные тест-системы
|
ВВЕДЕНИЕ 3
Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 10
1.1. История и современные представления о влиянии магнитных по¬
лей на живые системы 10
1.1.1. Влияние геомагнитных полей на функционирование биологических систем в природных популяциях 10
1.1.2. Влияние искусственных магнитных полей на живые системы 15
1.1.3. Физиологические, биохимические и ферментативные эффекты в магнитных полях 25
1.1.4. Эффекты магнитных полей на ДНК 29
1.1.5. Цитологические и генетические эффекты в МП 32
1.2. Представления о механизмах действия магнитных полей на живые
системы 42
Глава 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 50
2.1. Традесканция как тест-система для выявления мутагенной активности переменных магнитных полей 50
2.2. Скерда (Crepis capillaris (L.) как тест-система для выявления мутаген¬ной активности переменных магнитных полей 57
2.3. Оборудование для проведения опыта 58
2.4. Методика эксперимента 60
Глава 3.РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 65
3.1. Влияние переменных магнитных полей на традесканцию 65
3.2. Влияние переменных магнитных полей на Crepis
capillaris L 88
3.3. Корреляционная зависимость между числом гепов и мутационными событиями в условиях опыта 110
3.4. Длина хромосом у Crepis capillaris L. в условиях эксперимента 113
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 115
ВЫВОДЫ 120
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 122
Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 10
1.1. История и современные представления о влиянии магнитных по¬
лей на живые системы 10
1.1.1. Влияние геомагнитных полей на функционирование биологических систем в природных популяциях 10
1.1.2. Влияние искусственных магнитных полей на живые системы 15
1.1.3. Физиологические, биохимические и ферментативные эффекты в магнитных полях 25
1.1.4. Эффекты магнитных полей на ДНК 29
1.1.5. Цитологические и генетические эффекты в МП 32
1.2. Представления о механизмах действия магнитных полей на живые
системы 42
Глава 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 50
2.1. Традесканция как тест-система для выявления мутагенной активности переменных магнитных полей 50
2.2. Скерда (Crepis capillaris (L.) как тест-система для выявления мутаген¬ной активности переменных магнитных полей 57
2.3. Оборудование для проведения опыта 58
2.4. Методика эксперимента 60
Глава 3.РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 65
3.1. Влияние переменных магнитных полей на традесканцию 65
3.2. Влияние переменных магнитных полей на Crepis
capillaris L 88
3.3. Корреляционная зависимость между числом гепов и мутационными событиями в условиях опыта 110
3.4. Длина хромосом у Crepis capillaris L. в условиях эксперимента 113
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 115
ВЫВОДЫ 120
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 122
Такие физические факторы как магнитное поле, лазерные лучи, ультразвуковые колебания и др., привлекают все большее внимание ученых в связи с перспективой их использования, как для стимулирования жизненных процессов живых организмов, так и для исследований в области экологии и генетики.
Достижения современной цивилизации и быстрые темпы научно¬технического развития приводят к неконтролируемым изменениям в биосфере, которые оказывают влияние на функционирование живых систем, в том числе на наследственность и изменчивость.
Одним из важнейших факторов окружающей среды является магнетизм. Магнетизм, как исключительно интересное явление природы, известен с V века до н.э. А.С. Пресман (1968) пишет, что чудесная сила магнита издавна влекла к себе изобретателей и ученых. Первые научные обоснования некоторых свойств магнита принадлежат Псев Перегрину, который в 1269 году опубликовал манускрипт о наличии у магнита полюсов, один из которых указывает на север, а другой - на юг. Им было установлено также, что одноименные полюса магнитов отталкиваются, а разноименные притягиваются.
Ведущая роль в изучении магнетизма в XVII веке принадлежала английскому натур-философу Уильяму Гильберту, который в 1600 году опубликовал работу «О магните, магнитных телах и о великом магните Земли». В ней он впервые высказал предположение, что наша планета представляет собой огромный шарообразный магнит, ничем не отличающийся по своим проявлениям на поверхности от любого другого сферического магнита. Он не только предельно объективно классифицировал множество известных явлений, о многих из которых, возможно, узнал по работам Перегрина, но и высказал мысль, что «магнетическое действие выливается с каждой стороны» магнитного тела.
Почти одновременно с работой У. Гильберта появился труд о магнетизме итальянского ученого Баттисто Порта. Оба этих ученых считали, что магнитные силы относятся к классу духовных сил.
Материалистическая концепция магнетизма отражена в работе великого французского философа Рене Департе, который дал первую подробную теорию магнетизма.
Одной из практических сторон применения магнитов, использование магнитов для лечебных целей восходит еще к Гиппократу, во времена которого с их помощью снимали боль, пытались лечить водянку. В конце XVIII века появились даже попытки научного обоснования лечебного действия магнитно¬го поля.
Крупный вклад в науку о магнетизме сделали русские ученые. М.В. Ломоносов говорил: «Из наблюдений устанавливать теорию, через теорию исправлять наблюдения есть лучший из всех способ к изысканию правды. Посему и паче всего в магнитной теории, тончайшей всех материй, что ни есть в физике, поступать должно».
Великий русский ученый уже в то время пришел к правильному выводу о необходимости пересмотра старой теории магнетизма, объяснявшей магнитные явления истечением из них каких-то особых частиц. По мнению М.В. Ломоносова, в этих исследованиях первого места заслуживает магнитная теория и особенно вопросы земного магнетизма, магнитное наклонение и склонение.
Немалая заслуга в разработке теории магнетизма принадлежит и таким выдающимся ученым, как Ф. Эпинусу - немецкому физику, работавшему в России, а также Кулону, развившему двухфлюидную теорию магнетизма.
Ученым потребовалось еще более двухсот лет, чтобы сделать гигантский шаг от наивных представлений о существовании в телах особых магнитных жидкостей, от магнитной «души» до стойкой квантовой теории магнетизма, которая объясняет, что магнетизм - это движение элементарных частиц: движение электрона по орбите, внутриядерное движение протонов и нейтронов. Механизмы действия высокочастотных полей на организм изучались П.П. Лазаревым еще в 1916 году. Каждое изменение электромагнитной силы переменного тока, по мнению П.П. Лазарева, оказывает влияние на диполи, которые, подвергаясь диэлектрической поляризации, приходят во вращательное движение. Автор считал, что возникающее эндогенное тепло под влиянием электромагнитных полей понижает возбудимость тканей, а специфическое действие электромагнитных волн приводит к возбуждению тканей.
В процессе длительной эволюции биосферы живые системы выработали как механизмы взаимодействия внутренних и внешних факторов среды, так и ответных реакций на их изменение, в том числе и на антропогенные воздействия. Характерной особенностью этих механизмов является способность организмов избирательно реагировать на раздражители (Коган и др., 1977). Вопросы, связанные с их чувствительностью к электромагнитным полям в настоящее время широко рассматриваются в различных аспектах биологической науки, формируя самостоятельное направление - электромагнитобиологию. Интерес вызывает не только влияние электромагнитных полей, связанных с мощностью и частотой воздействия поглощенной энергии, но и сигнальные характеристики этих полей, которые формируют три подхода к выявлению механизмов: кибернетический, синергетический и квантовый. Данные, полученные экспериментальным путем многочисленными исследователями, свидетельствуют о специфическом влиянии электромагнитных полей на биологические системы.
Достижения современной цивилизации и быстрые темпы научно¬технического развития приводят к неконтролируемым изменениям в биосфере, которые оказывают влияние на функционирование живых систем, в том числе на наследственность и изменчивость.
Одним из важнейших факторов окружающей среды является магнетизм. Магнетизм, как исключительно интересное явление природы, известен с V века до н.э. А.С. Пресман (1968) пишет, что чудесная сила магнита издавна влекла к себе изобретателей и ученых. Первые научные обоснования некоторых свойств магнита принадлежат Псев Перегрину, который в 1269 году опубликовал манускрипт о наличии у магнита полюсов, один из которых указывает на север, а другой - на юг. Им было установлено также, что одноименные полюса магнитов отталкиваются, а разноименные притягиваются.
Ведущая роль в изучении магнетизма в XVII веке принадлежала английскому натур-философу Уильяму Гильберту, который в 1600 году опубликовал работу «О магните, магнитных телах и о великом магните Земли». В ней он впервые высказал предположение, что наша планета представляет собой огромный шарообразный магнит, ничем не отличающийся по своим проявлениям на поверхности от любого другого сферического магнита. Он не только предельно объективно классифицировал множество известных явлений, о многих из которых, возможно, узнал по работам Перегрина, но и высказал мысль, что «магнетическое действие выливается с каждой стороны» магнитного тела.
Почти одновременно с работой У. Гильберта появился труд о магнетизме итальянского ученого Баттисто Порта. Оба этих ученых считали, что магнитные силы относятся к классу духовных сил.
Материалистическая концепция магнетизма отражена в работе великого французского философа Рене Департе, который дал первую подробную теорию магнетизма.
Одной из практических сторон применения магнитов, использование магнитов для лечебных целей восходит еще к Гиппократу, во времена которого с их помощью снимали боль, пытались лечить водянку. В конце XVIII века появились даже попытки научного обоснования лечебного действия магнитно¬го поля.
Крупный вклад в науку о магнетизме сделали русские ученые. М.В. Ломоносов говорил: «Из наблюдений устанавливать теорию, через теорию исправлять наблюдения есть лучший из всех способ к изысканию правды. Посему и паче всего в магнитной теории, тончайшей всех материй, что ни есть в физике, поступать должно».
Великий русский ученый уже в то время пришел к правильному выводу о необходимости пересмотра старой теории магнетизма, объяснявшей магнитные явления истечением из них каких-то особых частиц. По мнению М.В. Ломоносова, в этих исследованиях первого места заслуживает магнитная теория и особенно вопросы земного магнетизма, магнитное наклонение и склонение.
Немалая заслуга в разработке теории магнетизма принадлежит и таким выдающимся ученым, как Ф. Эпинусу - немецкому физику, работавшему в России, а также Кулону, развившему двухфлюидную теорию магнетизма.
Ученым потребовалось еще более двухсот лет, чтобы сделать гигантский шаг от наивных представлений о существовании в телах особых магнитных жидкостей, от магнитной «души» до стойкой квантовой теории магнетизма, которая объясняет, что магнетизм - это движение элементарных частиц: движение электрона по орбите, внутриядерное движение протонов и нейтронов. Механизмы действия высокочастотных полей на организм изучались П.П. Лазаревым еще в 1916 году. Каждое изменение электромагнитной силы переменного тока, по мнению П.П. Лазарева, оказывает влияние на диполи, которые, подвергаясь диэлектрической поляризации, приходят во вращательное движение. Автор считал, что возникающее эндогенное тепло под влиянием электромагнитных полей понижает возбудимость тканей, а специфическое действие электромагнитных волн приводит к возбуждению тканей.
В процессе длительной эволюции биосферы живые системы выработали как механизмы взаимодействия внутренних и внешних факторов среды, так и ответных реакций на их изменение, в том числе и на антропогенные воздействия. Характерной особенностью этих механизмов является способность организмов избирательно реагировать на раздражители (Коган и др., 1977). Вопросы, связанные с их чувствительностью к электромагнитным полям в настоящее время широко рассматриваются в различных аспектах биологической науки, формируя самостоятельное направление - электромагнитобиологию. Интерес вызывает не только влияние электромагнитных полей, связанных с мощностью и частотой воздействия поглощенной энергии, но и сигнальные характеристики этих полей, которые формируют три подхода к выявлению механизмов: кибернетический, синергетический и квантовый. Данные, полученные экспериментальным путем многочисленными исследователями, свидетельствуют о специфическом влиянии электромагнитных полей на биологические системы.
1. Установлено, что традесканция (клон 02) и скерда могут быть использованы для первичного мониторинга генетической активности переменных магнитных полей различных частот.
На традесканции с увеличением частоты переменных магнитных полей достоверно повышается количество соматических мутаций в волосках тычиночных нитей. Их частота во много раз превосходит этот же показатель в контроле. Увеличивается и число бесцветных волосков тычиночных нитей, которые также можно отнести к пигментным мутациям.
2. Отмечено, что высокие частоты переменных магнитных полей приводят к появлению ветвящихся волосков тычиночных нитей и их число достоверно отличается не только от контроля, но и от действия на растения более низких частот, что свидетельствует о тератогенном влиянии этого фактора. Вместе с тем надо отметить, что резкое уменьшение напряженности МП, которое наблюдается при высоких частотах, приводит к отсутствию розовых клеток, но сохранению бесйветных волосков тычиночных нитей.
3. Установлено, что ПеМП вызывают генетический эффект в период облучения растений. При этом растения цветут, короткий период времени (8-13 дней), тогда как в контроле цветение продолжается 17-19 дней. Повторное облучение приводит к появлению новых мутационных событий и увеличению числа бесцветных волосков тычиночных нитей. Следует предположить, что хроническое облучение будет способствовать возникновению мутаций при формировании новых цветков.
На традесканции с увеличением частоты переменных магнитных полей достоверно повышается количество соматических мутаций в волосках тычиночных нитей. Их частота во много раз превосходит этот же показатель в контроле. Увеличивается и число бесцветных волосков тычиночных нитей, которые также можно отнести к пигментным мутациям.
2. Отмечено, что высокие частоты переменных магнитных полей приводят к появлению ветвящихся волосков тычиночных нитей и их число достоверно отличается не только от контроля, но и от действия на растения более низких частот, что свидетельствует о тератогенном влиянии этого фактора. Вместе с тем надо отметить, что резкое уменьшение напряженности МП, которое наблюдается при высоких частотах, приводит к отсутствию розовых клеток, но сохранению бесйветных волосков тычиночных нитей.
3. Установлено, что ПеМП вызывают генетический эффект в период облучения растений. При этом растения цветут, короткий период времени (8-13 дней), тогда как в контроле цветение продолжается 17-19 дней. Повторное облучение приводит к появлению новых мутационных событий и увеличению числа бесцветных волосков тычиночных нитей. Следует предположить, что хроническое облучение будет способствовать возникновению мутаций при формировании новых цветков.