О ПРИЧИНЕ ПАРАДОКСАЛЬНОЙ КОНЦЕНТРАЦИОННОЙ ЗАВИСИМОСТИ ОТВЕТА КЛЕТОЧНОЙ ПОПУЛЯЦИИ НА ТОКСИЧЕСКИЕ АГЕНТЫ

Веселовский В. А., Веселова Т. В., Прохоцкая В. Ю.
Биологический факультет МГУ, кафедра биофизики, 119889 Москва,
Трехфазные дозовые кривые реагирования биосистем разной степени сложности называют "парадоксальными", поскольку биологический эффект четко выраженный при низкой и высокой силе воздействия отсутствует при средней. Эту закономерность мы наблюдали контролируя изменение числа клеток в популяции бактерий Escherichia coli, цианобактерий Synechocystis sanvageau 1892, а также зеленых водорослей Scenedesmus quadricauda и Dunaliella viridis, растущих в присутствии разных количеств ионов меди или фунгицида сульфата имазалила. Только при большом количестве токсикантов в среде снижение числа клеток в популяции было обусловлено их гибелью. При более низких концентрациях биологический эффект (снижение количества клеток по отношению к контролю) был вызван обратимой задержкой деления клеток. Определение функциональных характеристик клеток (фотосинтетическая активность, дыхание, мембранный потенциал, термостабильность мембран и др.) показало, что отсутствие эффекта на уровне популяции при средних дозах токсиканта ("мертвая зона") вызвано возобновлением деления клеток после его временной задержки. Средние дозы инициируют переход клетки в состояние повышенной устойчивости (стресс). Переход клетки в состояние стресса - триггерный процесс, начало которого (граница толерантной зоны) можно было зафиксировать по увеличению вариабельности отклика клетки на тест фактор. Во время стресса, по-видимому, активируются репараторные механизмы клетки. Малые концентрации токсиканта ингибируют деление клеток вследствие повышения их чувствительности накануне их перехода в стресс (бифуркационная область). Для определения состояния популяции в присутствии токсиканта необходимо контролировать не только изменение числа клеток, но и ее гетерогенность (структуру популяции). При переходе клеток в стресс размерно-возрастная структура популяции изменялась. Анализ структуры популяции позволил выяснить, в каких случаях восстановление численности популяции при интоксикации обусловлено клеточной репарацией, а в каких - репопуляцией. Результаты настоящей работы необходимо учитывать при биомониторинге с использованием в качестве тест-объектов популяций одноклеточных организмов.