ОЦІНЮВАННЯ МАГНІТОЧУТЛИВОСТІ PHOTOBACTERIUM PHOSPHOREUM

DOI: 10.17721/1728.2748.2024.98.11-16

Анотація

Вступ. На цей час ведуться дослідження щодо визначення механізмів, які дозволяють живим організмам відчувати та використовувати магнітне поле Землі для орієнтації та навігації. Основними гіпотетичними механізмами, що активно обговорюються, є модель радикальних пар, яка передбачає магніточутливі окисно-відновні реакції у ферментативних системах, що містять молекули кисню та флавінові сполуки (напр., криптохроми та бактеріальні люциферази), а також модель, яка містить внутрішньоклітинні магнітні частинки магнетиту, що взаємодіють з магнітним полем. Наша увага зосереджена на першій гіпотезі. Таким чином, метою нашого дослідження було вивчення особливостей впливу постійних і наднизькочастотних магнітних полів на біолюмінесценцію Photobacterium phosphoreum, яка базується на реакції окиснення флавінів. Варто зазначити, що фотобактерії широко використовуються як біоіндикатори забруднення води та індикатори впливу різних біологічно активних сполук.

Методи. Ми вимірювали біолюмінесценцію P. phosphoreum у рідинних середовищах за кімнатної температури (22–24 °C). Базова біолюмінесценція оцінювалась протягом декількох днів після інокуляції в культурне середовище. Біолюмінесценцію реєстрували за допомогою цифрової фоторегістрації з подальшою обробкою зображень в ImageJ або OriginPro. Вплив магнітного поля здійснювався в двох режимах. У першому режимі бактеріальні суспензії піддавались впливу магнітного поля безперервно з моменту інокуляції протягом всього періоду росту. У другому режимі короткочасний вплив магнітного поля здійснювався протягом кількох хвилин після активного гідродинамічного перемішування бактеріальної суспензії, що викликало спалах люмінесценції, після чого вона згасала і поверталася до базового рівня. Індукція магнітного поля вимірювалась за допомогою сенсора Холла.

Результати. Відносно сильні постійні магнітні поля в діапазоні 2–8 мТ слабко активували біолюмінесценцію під час активної фази росту (log-фази) бактеріальної популяції, проте вони статистично значущо пригнічували світіння бактерій під час їх максимальної люмінесценції та подальшого згасання. Величина ефектів магнітного поля була невеликою, приблизно 15 % від контрольних значень. Вплив низькочастотного магнітного поля із частотою 7.85 Гц та індукцією 100 мкТ стимулював базову біолюмінесценцію фотобактерій. Водночас магнітне поле суттєво не впливало ні на концентрацію кисню, ні на концентрацію бактеріальних клітин у суспензії, що вказує на вплив магнітних полів на метаболічні процеси, пов'язані з біолюмінесцентною системою бактеріальних клітин. Під час короткочасного впливу цього наднизькочастотного магнітного поля ми спостерігали спалах люмінесценції, ініційований активним гідродинамічним перемішуванням бактеріальної суспензії. Це призвело до повільного, але статистично значущого збільшення інтенсивності базової біолюмінесценції на 5–10 %.

Висновки. P. phosphoreum чутливі до дії статичних і наднизькочастотних полів, демонструючи біологічну ефективність МП у межах 15 % порівняно з контрольними значеннями. Особливістю впливу статичних магнітних полів на люмінесценцію бактерій є залежність ефектів від індукції магнітного поля та фази розвитку світіння бактеріальних популяцій. Під час фази зростання люмінесценції спостерігалася активація СМП, тоді як у фазі згасання люмінесценції відбувалося пригнічення. Магнітне поле надзвичайно низької частоти 7,85 Гц 25 і 100 мкТл активувало бактеріальну люмінесценцію в різних режимах впливу МП. Використана бактеріальна модель зручна для подальшої експериментальної перевірки гіпотези щодо магніточутливості радикальних пар.