Аналіз репродукції та преімагінальної смертності у Drosophila melanogaster при дії мікрохвильового випромінювання
Анотація
Новий вид антропогенного впливу – низькоінтенсивне надвисокочастотне (НВЧ) електромагнітне випромінювання (ЕМВ) демонструє різноманіття генетичних ефектів. Особливий інтерес представляють питання формування адаптивної відповіді організмів в умовах короткочасного впливу НВЧ випромінювання в залежності від генотипу особин. Метою даної роботи був аналіз плодючості та преімагінальної загибелі особин Drosophila melanogaster в залежності від віку батьків при дії мікрохвильового випромінювання. Використовували лінії дрозофіли, що несуть мутацію whiteapticot, але різняться генетичним фоном, на якому знаходиться ця мутація: wa(C-S), wa(Or) і wa. В роботі опромінювали віргінних імаго, параметри зовнішнього впливу – потужність W=10 мкВт/см2, частота F=65 ГГц, експозиція t=5 хвилин. Аналізували стадії загибелі ембріонів, загибель особин на стадії лялечки та кількість нащадків на стадії імаго. Результати дослідження показали, що дія електромагнітного опромінення на віргінних імаго дрозофіл з порушенням метаболізму триптофану модифікує виживання потомства на преімагінальних етапах онтогенезу. В потомстві молодих особин (3–8 добових імаго) знижується частота ембріональної загибелі в період 0–5,5 годин (початкові стадії дроблення і утворення бластодерми) і 5,5–17 годин (стадія гаструляції і сегментації ембріона, гістогенез). Загальна кількість нащадків на стадії імаго не відрізняється від контрольних значень, рівень смертності на стадії лялечки також не змінюється в потомстві молодих батьків після дії ЕМВ НВЧ. Збільшення віку батьківських пар, які зазнали короткочасного впливу ЕМВ НВЧ в першу добу після виходу імаго, до 20–25 діб, призводить до зниження частоти ембріональної смертності нащадків в період від 17 до 22 годин ембріогенезу (стадія органогенезу і вихід личинки з хоріона). Сумарна частота ембріональної загибелі визначається віком батьків. Сила впливу цього фактора для ліній становить, відповідно, h2wa=69,7 %, h2wa(C-S)=52,2 % і h2wa(Or)=64,9 %. Дія ЕМВ НВЧ впливає на частоту ембріональної загибелі тільки у лінії wa(Or) (h2ЕМВ НВЧ=18,3 %). Зовнішній вплив не призводить до зміни кількості нащадків імаго у особин у віці 0–5 діб; в потомстві особин у віці 20–25 діб у лінії wa(C-S) показник збільшився в 1,2 рази. Показано зниження кількості загиблих особин на стадії лялечки в потомстві 20–25-добових батьків після дії ЕМВ НВЧ в середньому в три рази.
Завантаження
Посилання
Atramentova L.О., Utevska O.M. (2007). Statistical methods in biology. Kharkiv: V.N.Karazin KhNU. 288 p. [In Ukrainian]
Gorenskaya O.V., Gavrilov A.B., Shckorbatov Yu.G., Katrich V.A. (2010). Influence of genotype on viability of drosophila under small doses of microwave radiation. Bulletin of Problems in Biology and Medicine, 1, 52–56. [In Russian]
Gorenskaya O.V., Kostenko V.V., Vorobyova L.I., Taglina O.V. (2015). The influence of allelic state of locus white on some parameters of fitness in Drosophila melanogaster. Bulletin of Problems in Biology and Medicine, 1, 74–79. [In Russian]
Gorenskaya O.V., Navrotskaya V.V. (2019). Analysis of the role of tryptophan-kynurenine pathway in the life span control in Drosophila melanogaster. Factors of Experimental Evolution of Organisms, 25, 32–38. https://doi.org/10.7124/FEEO.v25.1135 [In Russian]
Gorenskaya O.V., Shckorbatov Y.G., Gavrilov A.B. (2016). Features of the adaptive response to the short-term influence of microwave radiation in Drosophіla melanogaster stocks with black mutation. The Journal of V.N.Karazin Kharkiv National University. Series "Biology", 26, 108–116. [In Russian]
Dyka L.D., Strashnyuk V.Yu., Shkorbatov Yu.G. Fitness components in Drosophila melanogaster after the exposure to microwave radiation. The Journal of V.N.Karazin Kharkiv National University. Series "Biology", 26, 65–73. [In Ukrainian]
Zhuravlev A.V., Nikitina E.A., Savvateeva-Popova E.V. (2020). Role of kynurenines in regulation of behavior and memory processes in Drosophila. Integrative Physiology, 1(1), 40–50. https://doi.org/10.33910/2687-1270-2020-1-1-40-50 [In Russian]
Kostenko V.V., Kolot N.V., Vorobyova L.I. (2015). Research of embryonic mortality stages of Drosophila melanogaster depending on age and starvation of an imago. Russ. J. Dev. Biol., 46, 381–388. https://doi.org/10.1134/S1062360415060065
Nekrasova A.V., Zolotykh I.V., Lavrik A.A. (2000). Genetic control of spontaneous mutation during aging in Drosophila melanogaster. Bulletin of the Kharkov Entomological Society, VIII(1), 175–178. [In Russian]
Adler M.I., Cassidy E.J., Fricke C., Bonduriansky R. (2013). The lifespan-reproduction trade off under dietary restriction is sex-specific and context-dependent. Exp. Gerontol., 48, 539–548. https://doi.org/10.1016/j.exger.2013.03.007
Atli E., Unlü H. (2007). The effects of microwave frequency electromagnetic fields on the fecundity of Drosophila melanogaster. Turk. J. Biol., 31, 1–5.
Averous J., Bruhat A., Mordier S., Fafournoux P. (2003). Recent advances in the understanding of amino acid regulation of gene expression. J. Nutr., 133(6), 2040S–2045S. https://doi.org/10.1093/jn/133.6.2040S
Blackman C.F., Blank M., Kundi M. et al. (2007). The bioinitiative report – a rationale for a biologically-based public exposure standard for electromagnetic fields (ELF and RF). http://www.bioinitiative.org
Drummond-Barbosa D., Spradling A.C. (2001). Stem cells and their progeny respond to nutritional changes during Drosophila oogenesis. Dev. Biol., 231, 265–278. https://doi.org/10.1006/dbio.2000.0135
Harvey C., French P.W. (2000). Effects on protein kinase C and gene expression in a human mast cell line, HMC-1, following microwave exposure. Cell. Biol. Int., 23, 739–748. https://doi.org/10.1006/cbir.1999.0436
Hill D.L. (1945). Chemical removal of the chorion from Drosophila eggs. Drosophila Information Service, 19, 62.
Johansson O. (2009). Disturbance of the immune system by electromagnetic fields – a potentially underlying cause for cellular damage and tissue repair reduction which could lead to disease and impairment. Pathophysiology, 16, 157–177. https://doi.org/10.1016/j.pathophys.2009.03.004
Margaritis L.H., Manta A.K., Kokkaliaris K.D. et al. (2014). Drosophila oogenesis as a bio-marker responding to EMF sources. Electromagn. Biol. Med., 33(3), 165–189. https://doi.org/10.3109/15368378.2013.800102
Markovа E., Hillert L., Malmgren L. et al. (2005). Microwaves from GSM mobile telephones affect 53BP1 and gamma-H2AX foci in human lymphocytes from hypersensitive and healthy persons. Environ. Health Perspect, 113(9), 1172–1177. https://doi.org/10.1289/ehp.7561
Memmi B.K., Ünlü H. (2007). The effects of short duration microwave exposure on the life span and the induction of sex-linked recessive lethal mutations in Drosophila melanogaster. Hacettepe J. Biol. & Chem., 35(3), 173–179.
Panagopoulos D.J. (2012). Gametogenesis, embryonic and post-embryonic development of Drosophila melanogaster, as a model system for the assessment of radiation and environmental genotoxicity / In: Drosophila melanogaster: Life Cycle, Genetics. Nova Science Publishers, Inc., pp. 1–38.
Panagopoulos D.J., Karabarbounis A., Margaritis L.H. (2004). Effect of GSM 900-MHz mobile phone radiation on the reproductive capacity of Drosophila melanogaster. Electromagnetic Biology and Medicine, 23(1), 29–43. https://doi.org/10.1081/JBC-120039350
Panagopoulos D.J., Margaritis L.H. (2003). Effects of electromagnetic fields on the Reproductive Capacity of Drosophila melanogaster / In: P.Stavroulakis (Ed.), “Biological Effects of Electromagnetic Fields”. Springer, pp. 545–578.
Sagioglou N.E., Manta A.K., Giannarakis I.K. et al. (2016). Apoptotic cell death during Drosophila oogenesis is differentially increased by electromagnetic radiation depending on modulation, intensity and duration of exposure. Electromagn. Biol. Med., 35(1), 40–53. https://doi.org/10.3109/15368378.2014.971959
Shakina L.A., Pasiuga V.N., Dumin O.M., Shckorbatov Y.G. (2011). Effects of microwaves on the puffing pattern of D. melanogaster. Central European Journal of Biology, 6(4), 524–530. https://doi.org/10.2478/s11535-011-0032-x
Vermeulen C.J., Loeschcke V. (2007). Longevity and the stress response in Drosophila. Exp. Gerontol., 42(3), 153–159. https://doi.org/10.1016/j.exger.2006.09.014
Weisbrot D., Lin H., Ye L. et al. (2003). Effects of mobile phone radiation on reproduction and development in Drosophila melanogaster. J. Cell. Biochem., 89(1), 48–55. https://doi.org/10.1002/jcb.10480
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої її публікації на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License 4.0 International (CC BY 4.0), яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи.
