Биоиндикация. Учебное пособие санкт Петербург 2012
 Скачать 128.12 Kb.
|
УНИВЕРСАЛЬНЫЕ БИОТЕСТЫ,СТРАТЕГИЯ ВЫБОРА ТЕСТ-ОРГАНИЗМОВ И ТЕСТ-ОПЕРАЦИЙВозможность создания универсальных стандартных биотестов, позволяющих давать оценку общей токсичности воды, обеспечивается тем, что вызванное действием различных токсикантов патологическое состояние организма зависит от интенсивности неспецифической стрессовой реакции. Стереотипность развития этой реакции у достаточно высокоорганизованных животных предопределяет значительное единообразие их реагирования на действие токсикантов различной природы, что позволяет оценивать общую токсичность загрязненных вод с помощью универсальных (интегрирующих) критериев, 40 НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ устанавливаемых в соответствии с изменениями тех или иных тест- функций. Так, методы определения токсичности вод в помощью биотестирования по целям можно разделить на две группы: методы оценки общей токсичности вод и методы индикации в воде определен- ных загрязнителей, например, фенолов, ряда тяжелых металлов и т. п. Методы оценки общей токсичности воды основываются на данных, характеризующих интенсивность развития стрессовой реакции тест- организмов. В биотестах, рассчитанных на установленные наличия в воде конкретных загрязнителей, токсичность целесообразно оценивать по изменению параметров функционирования какого-либо специфически чувствительного к воздействию определяемого токсиканта органа, ткани или системы органов тест-организма, так называемой «мишени» или «биомаркера». В этом случае в качестве тест-организма может выступать любой биологический объект, обладающий достаточно чувствительной «мишенью», важно только, чтобы реакция этой «мишени» была легко регистрируемой и не маскировалась изменениями, происходящими в других анатомо-физиологических системах организма. Этого легче всего достичь, используя как тест-организмы относительно просто органи- зованные гидробионты, такие, как простейшие (инфузории), плоские черви, мшанки и т. п. Стратегия выбора оптимального тест-организма для определения общей токсичности воды должна основываться на том, что общая токсичность может быть установлена только в соответствии с изменением функционального состояния всего организма, которое обусловливается характером взаимодействия его основных анатомо- физиологических систем. Из этого следует, что для определения общей токсичности может быть использован только такой тест-организм, который обладает теми же основными системами, нарушения функционирования которых могут приводить к развитию стресса, как и у 41 НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ организмов, на которых предполагается распространять результаты тестирования. Например, если необходимо установить общую токсичность вод хозяйственно-питьевого назначения, иначе говоря, результаты биотестирования должны быть распространены на человека и сельскохозяйственных животных, то в качестве тест-организмов нецелесообразно использовать таких низкоорганизованных животных, как кишечнополостные, мшанки, плоские черви, недопустимо применение простейших и бактерий. Многие гидробионты, относящиеся к позвоночным, также не могут служить оптимальными тест-организмами для оценки общей токсичности вод, хотя их организация наиболее близка к организации высших животных и человека. Причина нежелательности использования позвоночных животных в качестве тест-организмов заключается в том, что у них в лабораторных условиях возникает сильный стресс на проводимые с ними операции, что может маскировать их реакции на оцениваемый токсикологический фактор и, соответственно, приводить к снижению точности и достоверности получаемых результатов. Прежде всего, это относится к рыбам, взятым из природных популяций. Оптимальными для оценки общей токсичности воды тест- организмами являются обитающие в водной среде высшие беспозвоночные животные - моллюски, членистоногие и т. п. Они обладают всеми основными, характерными для высших животных анатомо-физиологическими системами и в то же время легче и без существенных стрессовых реакций приспосабливаются к условиям экспериментов. Другим важным вопросом, возникающим при разработке методов биотестирования, является выбор оптимальных сроков проведения эксперимента. Необходимо также определение наиболее показательных критериев оценки функционального состояния тест-организма. При выборе 42 НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ оптимального тест-организма необходимо также учитывать его чувствительность и резистентность к токсическому действию внешней среды. Как известно, чувствительность организма определяется такими минимальными концентрациями токсикантов, при воздействии которых могут быть зарегистрированы какие-либо ответные реакции тест- организма. Напротив, резистентность определяется максимальными кон- центрациями токсикантов, при воздействии которых организм еще может выжить. В совокупности чувствительность и резистентность тест- организма определяют диапазон токсичности, в пределах которого будет возможна ее оценка. Выбор тест-организмов может быть удачным только при учете естественной среды обитания вида и является одним из важнейших факторов, определяющих возможность использования конкретного вида для биотестирования. Анализ основных закономерностей процесса адаптации живых организмов, физиологических, поведенческих и экологических особенностей гидробионтов дает возможность сформулировать ряд положений о тест-организмах и тест-операциях, которые могут облегчить разработку унифицированных универсальных биологических методов оценки общей токсичности водной среды. Так, оптимальные тест-организмы должны удовлетворять следующим требованиям: ¬ используемые для тестирования особи должны быть генетически однородными, что обеспечит сходство их чувствительности и резистентности, а также единообразие ответных реакций на воздействие токсикантов, гарантирующие высокую воспроизводимость результатов тестирования и возможность стандартизации метода; ¬ функциональная активность тест-организма не должна иметь сезонной периодичности, что позволит получать одни и те же результаты независимо от времени года; 43 НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ ¬ виды, используемые как тест-организмы, должны иметь высокий уровень метаболизма,что обеспечит быстроту возникновения у них ответных реакций на действие токсикантов и, следовательно, экспрессность биотеста. Тест-организмы должны быть стрессоустойчивы к связанным с процедурой тестирования операциям, т. е. помещение их в экспериментальные камеры и проведение необходимых наблюдений и замеров не должно само по себе вызывать у них отчетливо выраженных стрессовых реакций. Выполнение всех этих требований можно обеспечить только в случае культивирования чистых линий тест-организмов в стандартных, «экологически чистых», оптимальных для данного вида условиях. При создании чувствительных экспрессных биотестов наиболее перспективным является использование в качестве тест-функций поведенческих реакций животных. Поскольку биотестирование может дать достоверные результаты только при учете нескольких независимых факторов (тест-функций), выбранные тест-организмы должны обладать способностью к реализации в условиях эксперимента достаточно широкого набора легко регистрируемых поведенческих реакций. |