Способ бесконтактного определения степени внешнего воздействия на биологический объект

 

Использование: в области биологии и физиологии растительных и животных объектов. Сущность изобретения: на культуры светящихся бактерий дистанционно воздействует биологический объект, подвергнувшийся поражению внешним фактором. По величине светового потока от бактерий до и после воздействия определяют степень влияния этого поражающего фактора.

Изобретение относится к области биологии и физиологии растительных и животных объектов и может быть использовано при определении степени воздействия внешнего фактора, например электромагнитного или иного поля, на растения или животных.

Известен способ определения степени внешнего воздействия, например, на растения, включающий регистрацию его электрической активности по сравнению величин которой до и после воздействия судят о степени внешнего воздействия [1] Однако данный способ позволяет только контактно осуществлять регистрацию, что не всегда возможно и не всегда применимо ко всем видам биообъектов.

Известен способ определения степени внешнего воздействия, например, на животных, в процессе которого осуществляют регистрацию физиологических параметров животного и по величине изменения последних судят о степени указанного воздействия [2] Наиболее близким к заявляемому является способ бесконтактного определения степени внешнего воздействия на биологический объект, включающий регистрацию посредством чувствительного элемента величин физического параметра данного объекта до и после внешнего воздействия, по сравнению которых судят о степени данного воздействия [3] Данный способ довольно сложен, поскольку осуществляется регистрация тепловых полей биообъекта посредством тепловизора, кроме того, недостатком указанного способа является то, что он зачастую не применим ко многим видам растений, т. е. способ, удовлетворительно работающий для теплокровных, практически не позволяет осуществлять регистрацию для растений и т.д.

Целью данного изобретения является расширение диапазона регистрации при любом внешнем воздействии, особенно воздействии, имеющем полевой характер, повышение достоверности и точности.

Указанное реализуется за счет того, что в качестве чувствительного элемента используют светящихся бактерий, а в качестве физического параметра величину светового потока от последних.

Как показал научно-технический поиск и анализ технической и патентной литературы, заявленная совокупность неизвестна, т.к. соответствует критерию "новизна".

Кроме того, результаты экспериментов показали, что заявленное соответствует критерию "промышленная применимость".

Поскольку заявленное не следует явным образом из известного уровня техники свойство культуры светящихся бактерий изменять уровень светимости от внешнего полевого воздействия обнаружено в результате множества экспериментов, то заявленное соответствует критерию "изобретательский уровень".

Способ осуществляется следующим образом. Клетки светящихся бактерий Beneckea harveyi культивируют на питательной среде Егоровой [5, 4] в течение 5 6 ч. За это время достигается оптимальное соотношение между интенсивностью свечения и численностью клеток светящихся бактерий, выращиваемых на среде Егоровой при температуре 30^o C, т.к. одновременно с увеличением интенсивности синтеза люциферазы начинается возрастание интенсивности люминесценции культуры, которая быстро достигает максимального значения, а затем уменьшается, хотя рост бактерий еще продолжается. Выросшие клетки суспензируют в 3% -м растворе хлористого натрия, разливают по 1 мл в кюветы. Раствор хлористого натрия берется для предотвращения лизиса морских клеток светящихся бактерий [5] Опытные кюветы подвергаются воздействию со стороны раздражающего фактора. На приборе люминометре измеряют интенсивность люминесценции светящихся бактерий. Основная часть люминометра - фотоэлектронный умножитель (ФЭУ-79), сигнал с которого поступает на регистрационный прибор потенциометр.

По разнице в величине свечения в контроле и опыте судят о степени воздействия биологического объекта. Интенсивность свечения бактерий в кюветах, не подвергнутых воздействию, принимают за 100% За единицу активности биологического объекта принимают изменение интенсивности свечения (в процентах от контроля).

Пример 1 осуществления способа. Культуру светящихся бактерий культивировали в течение 12 ч на среде Егоровой в термостате при температуре 30^o C. Приготовили суспензию клеток в 3%-м растворе хлористого натрия, титр 1·10⁷ кл/мл. Разлили по 1 мл в 6 опытных и 6 контрольных кювет. Опытные кюветы на расстоянии 10 см в течение 10 мин подвергали дистанционному воздействию со стороны биообъекта растения, на который действовал раздражающий фактор электромагнитное СВЧ-поле. Затем измеряли интенсивность свечения на люминометре. Интенсивность свечения в контрольных кюветах составила 40 мв. Падение свечения в опыте составило 60% от контроля. Таким образом, степень внешнего воздействия биообъекта составил 60 условных отрицательных единиц.

Пример 2. Испытания проводились также, как и в примере 1. Интенсивность свечения бактерий в контрольной кювете составляла 43 мв. В опытных кюветах, подвергнувшихся влиянию биообъекта животного морской свинки - интенсивность свечения бактерий составила 60 мв. Увеличение люминесценции было на 32% Таким образом, исследуемый биообъект имеет положительную активность в 32 условных единицы. В данном случае на животное действовали положительный фактор слабое поле коронного разряда совместно со слабым магнитным полем и со слабым воздействием озона от озонатора.

В данных случаях аналогичные результаты имели место и при других уровнях воздействия, т.е. угнетающие факторы, как и стимулирующие, можно было точно разделить не только по качественному, но и по количественному признаку, хотя другие контрольные методы либо (как теплометрия) давали только качественные результаты, либо (как электрография) результат был получен с большим (до 24 ч) запаздыванием.

Пример 3. Испытания проводились так же, как и в примере 1. В качестве биообъекта использовалась мышь, на которую воздействовал внешний фактор от других таких же особей. В одном случае использовалась особь с предварительно угнетенным состоянием, в другом со стимулированным функциональным состоянием. Мышь провела по 30 мин в каждом случае вблизи соответствующей особи. Регистрация показала в первом случае уменьшение свечения на 15% во втором увеличение на 12% относительно исходной величины. Таким образом, имеется возможность количественно оценить влияние одной особи на другую, т.к. в данном случае только этот внешний фактор имел место. При дальнейшем эксперименте удалось установить не только это влияние, но и то, что степень воздействия одной особи на другую изменяется в зависимости от конкретного состояния воздействующей особи, т. е. можно в отличие от известного [3] получить количественную характеристику дистанционного воздействия одной особи на другую.

Пример 4. Испытания проводились так же, как в примере 1. Испытуемый объект собака. Воздействие на нее осуществлялось в четыре этапа. На первом этапе осуществлялось воздействие от такой же особи со стимулированным состоянием. На втором с угнетенным. На третьем этапе испытуемое животное помещали в пирамиду на 1 ч, после чего осуществляли регистрацию, на четвертом этапе на испытуемую особь воздействовала такая же особь, помещаемая в пирамиду на определенное время, в сосуд с эффектом формы (эффект доктора Цыня) и т.д.

Во всех случаях, кроме второго, наблюдалось положительное влияние на испытуемое животное, причем наибольший эффект (до 50 относительных единиц) наблюдался в процессе четвертого этапа.

Заявленный способ позволяет осуществлять точную количественную оценку внешнего воздействия на биологический объект, объективно оценивать направленность и силу данного воздействия, даже в случаях, когда природа воздействия не имеет ярко выраженного явного характера.

Источники информации 1. Прищеп Л.Г. Эффективная электрификация защищенного грунта. М. Колос, 1980.

2. Пресман А.С. Электромагнитные поля и живая природа. М. Наука, 1968.

3. Казначеев В. П. Михайлова Л.П. Сверхслабые излучения в межклеточных взаимодействиях. Новосибирск: Наука 1981.

4. Гительзон И.И. и др. Светящиеся бактерии. Новосибирск: Наука, 1984.

5. Чумакова Р.И. Гительзон И.И. Светящиеся бактерии. М: Наука, 1975.

Формула изобретения

Способ бесконтактного определения степени внешнего воздействия на биологический объект, включающий регистрацию посредством чувствительного элемента величин физического параметра данного объекта до и после внешнего воздействия, по сравнению которых судят о степени воздействия, отличающийся тем, что в качестве чувствительного элемента используют культуру светящихся бактерий, а в качестве физического параметра величину светового потока от них.