Учёные из НИИ биологии Иркутского государственного университета на примере эндемичных рачков-амфипод из озера Байкал продемонстрировали возможность «сканирования» физиологического состояния живого организма в стрессовых условиях. Результаты исследования были опубликованы в журнале Scientific Reports.
В своей работе исследователи впервые применили для этой цели молекулярные оптические сенсоры, заключенные в полупроницаемые микрокапсулы и заранее вводимые в организм. Основаны эти сенсоры на явлении флуоресценции — свечения некоторых соединений при освещении их светом определенной длины волны.
Существуют сенсоры, чей спектр свечения специфично зависит от конкретных физиологических параметров организма, например, pH или содержания глюкозы. Микроинкапсулирование же необходимо для того, чтобы сконцентрировать сенсор в одной точке и тем самым минимизировать его возможную токсичность для организма и усилить флуоресцентный сигнал.
Бокоплав акантогаммарус Рейхерта
Фото: Сергей Дидоренко
«Инкапсулированные флуоресцентные сенсоры субмикронных размеров, чувствительные к pH (кислотно-щелочному балансу), были введены в центральный сосуд кровеносной системы амфипод и «сканированы» прямо в живых рачках с помощью специального флуоресцентного микроскопа. Эта технология позволила впервые провести непрерывное измерение изменения уровня pH в кровеносной системе у живого организма, находящегося в условиях стресса», — рассказал «Ленте.ру» один из авторов статьи, директор института профессор Максим Тимофеев.
Ученые в лабораторных условиях показали, что pH внутри рачка чутко реагирует на изменение газового режима в окружающей среде, в частности, на снижение содержания кислорода и повышение содержания углекислого газа, что часто наблюдается при нарушении функционирования водных экосистем (в том числе, вызванного деятельностью человека).
Результаты проведенного исследования показывают, что микроинкапсулированные оптические сенсоры уже сейчас могут быть использованы в работах, связанных с экологическим мониторингом водоемов. Это особенно актуально в свете текущего экологического кризиса на озере Байкал. Сейчас в отдельных заливах озера наблюдается нарушение типичных для него экосистем, что может быть связано с загрязнением побережья из-за наплыва туристов и требует разработки и внедрения новейших высокоэффективных методов экологического мониторинга.