ВВЕДЕНИЕ

Тяжелые металлы относятся к наиболее распространенным поллютантам водной и почвенной среды, по токсичности занимая второе место после пестицидов. В настоящее время существует множество методов выявления и оценки генотоксичности химических веществ. Методика определения уровней токсичности вещества предусматривает проведение токсикологических исследований на тест-организмах — представителях различных трофических звеньев экологической системы, развитие и размножение которых связано с донными грунтами. В качестве тест-объектов используют бактерии, водоросли, простейших, ракообразных, моллюсков, бентосоядных рыб, а также личинки насекомых [1]. Личинки хирономид обладают несколькими особенностями, благодаря которым они являются удобным тест-объектом для исследования генотоксичности: имеют крупные политенные хромосомы; легче, чем другие водные организмы, способны накапливать тяжелые металлы и другие вещества внутри своего тела, благодаря высокой проницаемости покровов. В свяли с этим, актуально проводить оценку воздействие тяжелых металлов при использовании в качестве тест-объекта личинок хирономид, таких как Chironomus dorsalis, Ch. plumosus, Ch. thummi, Ch. riparius и др. [1, 2].

Цель данной работы — изучить влияние ионов кадмия различных концентраций на функциональную активность политенных хромосом фитофильного вида хирономид –Glyptotendipes glaucus.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В качестве модельного объекта был выбран G. glaucus, личинки которого являются более удобными для экспериментальных исследований по сравнению с видами Chironomus, такими как Сh. plumosus, использовавшимися ранее (Табл.1).

Личинок G. glaucus, собранных в природе, помещали в растворы нитрата кадмия  трех концентраций (0,01; 0,02; 0,5 мг/л) и в дехлорированную воду (контроль). Рабочие растворы готовили непосредственно перед началом исследований разведением стандартного 1М раствора нитрата кадмия. Емкости с личинками и фиксирующим раствором хранили при пониженной температуре (+4°С). Экспозиция составила 12 часов, по окончании времени эксперимента в течение одной минуты личинок высушивали на фильтровальной бумаге, а затем фиксировали в смеси этанола, уксусной кислоты в соотношении 3:1. Из клеток слюнных желез (у каждой особи исследовалось по 10 клеток) готовили давленые препараты политенных хромосом и анализировали их с помощью микроскопа PrimoStarCarlZeiss с использованием фотокамеры AxioCamERc5s при увеличениях 16×40 и 16×100. Для анализа была использована фотокарта политенных хромосом G. glaucus [5].

Функциональную активность (ФА) политенных хромосом оценивали посредством вычислений: индекса компактности хромосом (CR) — отношения абсолютной длины плеча F хромосомы III к ширине её центромеры [6] [7]; коэффициента генетической активности ядрышкового организатора (NOR) — отношения максимального диаметра ядрышка к ширине интактного района 6 хромосомы IV; коэффициента генетической активности кольца Бальбиани (BRR) — отношение максимального диаметра кольца Бальбиани к ширине интактного района 6 хромосомы IV [8].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

При увеличении концентраций раствора Cd(NO₃₎₂ по сравнению с контролем происходили незначительные изменения морфофункциональных характеристик политенных хромосом G. glaucus.

1. Значение коэффициента CR: при концентрации 0.01 мг/л от 4,2 до 10,3 (±6,953); при концентрации 0.02 мг/л от 3,33 до 10,7 (±7,126); при концентрации 0.5 мг/л от 5,26 до 11,33 (±8,144). Возрастание значений CR (рис. 2 а), наблюдаемое в ходе эксперимента, свидетельствует об увеличении длины плеча F хромосомы III под влияние ионов кадмия.
2. Значения коэффициента BRR: при концентрации 0.01 мг/л от 1,0 до 3,0 (±1,624); при концентрации 0.02 мг/л от 1,12 до 2,72 (±1,798); при концентрации 0.5 мг/л от 5,26 до 11,33 (±8,144). Наблюдалось увеличение средних значений BRR (рис. 2 б), что может свидетельствовать об увеличении диаметра кольца Бальбиани.
3. Значения коэффициента NOR:  при  концентрации 0.01 мг/л варьировали от 1,24 до 2,7 (±1,939); при концентрации 0.02 мг/л варьировали от 1,71 до 3,3 (±2,399); при концентрации 0.5 мг/л варьировали от 1,45 до 3,8 (±2,512). Наблюдалось увеличение средних значений NOR (рис. 2 в), что может свидетельствовать об увеличении диаметра ядрышка.

В целом произошло незначительное уменьшении компактности ПХ и увеличение ФА хромосом, что может указывать на генотоксичность раствора нитрата кадмия. Согласно динамике биоаккумуляции личинками хирономид металлов, наименьшая компактность наблюдалась при максимальном уровне содержания ионов металлов в тканях.

Сравнение результатов влияния тяжелых металлов на Ch. plumosus и G. glaucus показало, что эти данные согласуются, поэтому можно сделать вывод о том, что личинки G. glaucus также подходят в качестве тест-объекта для анализа влияния солей тяжелых металлов на морфофункциональные характеристики политенных хромосом. Однако по сбору в живой природе и постановке эксперимента этот фитофильный вид более удобен для использования в качестве тест‑объекта по сравнению с бентосным Ch. plumosus.