Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
На данный момент, неустранимым фактором при космических полётах является микрогравитация — состояние, в котором ускорение, вызванное гравитацией, крайне незначительно. Воздействие микрогравитации на биологические объекты требует углублённого изучения, в связи с растущей ролью космоса для человечества.
Но проведение экспериментов на околоземной орбите затруднено, в связи с дороговизной и техническими сложностями. Однако, можно использовать методы для симуляции условий микро-гравитации [1, с. 3]. Поэтому общей практикой стало исследование микрогравитации на Земле при помощи особых устройств, создающих условия микрогравитации — 3D-клиностатов.
Нами было проведено исследование воздействия микрогравитации на биологические объекты с помощью Allium-тест на основе 3D-двухосевого клиностата. Устройство аппарата основано на двух независимо вращающихся осях, каждая из которых приводится в движение отдельным двигателем [2, с. 217]. Растительные материалы непрерывно вращаются в трех измерениях, при случайном изменении скорости вращения двумя двигателями. Это позволяет предотвратить нежелательные изменения и побочные эффекты в образцах, возникающие из-за потока воздуха или раствора в постоянном направлении и постоянной стимуляции боковых сторон материалов в горизонтальных клиностатах [3, с. 206].
Allium-тест является цитогенетическим методом, позволяющим оценить влияние на митотическую активность меристемы различных факторов окружающей среды. Принцип действия Allium-тест основан на сравнительном изучении параметров роста и развития меристематических тканей корешков растения Allium cepa L. (лука репчатого) [4, с. 26].
Наш выбор Allium cepa L. в качестве тест-объекта обусловлен рядом преимуществ данного растения. Данный вид хорошо изучен с генетической точки зрения, обладает небольшим набором хромосом (диплоидный набор составляет 16 хромосом), которые легко окрашиваются, вследствие чего при относительно небольшом увеличении, в ходе микроскопирования, есть возможность как определить фазу митоза клеток, так и наличие хромосомных аберраций, и их характер, для каждой отдельной клетки. По сравнению с некоторыми другими растительными тест-системами, такими как Lepidium sativum L. (кресс-салат), Allium cepa L. может проявлять значительно более высокую чувствительность к ряду угнетающих митотический цикл факторов. Данный тест обладает хорошей корреляцией с тест-системами млекопитающих; полученные с помощью тест-системы данные могут быть экстраполированы для всего биоразнообразия растений и животных [5, с. 138]
В рамках эксперимента, семена лука Allium cepa L. сорта «Крепыш» в течение 5 дней проращивали в рулонах из вспененного полиэтилена и фильтровальной бумаги, в среде реминерализованной воды, в термостате при 22 ºC. На каждый срок нахождения в клиностате и в контроль высаживалось по 50 семян в 2 рулонах. После рулоны загружались в клиностат и подвергались непрерывному воздействию симулированной микрогравитации на протяжении 4, 8, и 12 часов.
Затем материал помещался в фиксатор Кларка. Через 24 часа корешки отмывались от фиксатора, и переносились в 70% этиловый спирт. Затем корешки окрашивались ацетокармином, и микроскопировались при шестисоткратном увеличении.
Нами показано, что для всех образцов, прошедших через условия симулированной микрогравитации, характерно резкое снижение митотического индекса по сравнению с контролем. Различие носит статистически значимый характер.
Митотический индекс при четырёхчасовой экспозиции, и восьмичасовой и двенадцатичасовой экспозициях, также статистически значимо различается.
Разница митотического индекса при восьмичасовой и двенадцатичасовой экспозициях статистически не значима.
Для контроля и опыта рассчитаны числа клеток, находившихся в различных стадиях митотического цикла. Нами было обнаружено, что прерывания цикла на какой-либо стадии не происходит, но наблюдается увеличение частоты интерфаз. Таким образом, условия симулированной микрогравитации на митотический цикл оказывают общеугнетающее действие.
Помимо митотического индекса, для опыта и контроля подсчитан ана-телофазный индекс, который показывает относительную задержку митотического цикла, а также подсчитано для опыта и контроля число клеток, в которых были обнаружены различные хромосомные аберрации. Статистически значимых различий между контролем и опытом для ана-телофазного индекса и для частоты хромосомных аберраций не обнаружено.
Результаты наших исследований свидетельствуют, что воздействие симулированной микрогравитации оказывает общеугнетающее действие на митотический цикл растительных клеток, снижая митотический индекс по сравнению с контролем, а воздействие симулированной микрогравитации не оказывает влияния на количество хромосомных аберраций, различия частот аберраций при разных экспозициях и контроле статистически незначимы. Показано, что увеличение времени воздействия симулированной микрогравитации статистически значимо снижает митотическую активность в меристеме Allium cepa L., при этом не увеличивая количество хромосомных аберраций.
