МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ БИОРАЗНООБРАЗИЕ МИКРОБНЫХ СООБЩЕСТВ КОПРОЛИТОВ ДОЖДЕВЫХ ЧЕРВЕЙ Костина Н.В., Горленко М.В., Богданова Т.В., Умаров М.М. МГУ имени М.В.Ломоносова, Москва, Россия. nvkostina@mail.ru
MICROBIOLOGICAL ACTIVITY AND FUNCTIONAL BIODIVERSITY OF MICROBIAL COMMUNITIES OF EARTHWORMS CASTINGS Kostina N.V., Gorlenko M.V., Bogdanova T.V., Umarov M.M. В модельном эксперименте оценивали показатели биологической активности (дыхание, метаногенез, азотфиксацию, денитрификацию, численность и структуру микробного комплекса) и функционального биоразнообразия микробных сообществ копролитов двух видов дождевых червей и дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы.
Показано, что дождевые черви разных эколого-трофических групп (почвенноподстилочный вид Lumbricus rubellus и типично почвенный Aporrectodea rosea) в разной степени влияют на показатели биологической активности почвы. Установлено, что эмиссия углекислого газа, закиси азота, активность азотфиксации в копролитах и почве, населяемой червями, выше, чем в контрольной почве. Однако, в копролитах L. rubellus более интенсивно проходит азотфиксация, а в копролитах A. rosea - денитрификация. В копролитах L. rubellus, по сравнению с контрольной почвой, значительно уменьшается длина грибного мицелия, а бактерии, в том числе азотфиксирующие, получают преимущественное развитие. В копролитах A. rosea длина грибного мицелия, наоборот, со временем увеличивается. Оценка функционального разнообразия микробных сообществ копролитов двух видов червей и контрольной почвы методом мультисубстратного тестирования (МСТ) показала их существенное различие не только между контрольной почвой и копролитами, но и, прежде всего, между копролитами червей разных видов. В копролитах A. rosea отмечены высокие показатели количества потребляемых субстратов, разнообразия и выравненности, а также очень высокие - метаболической активности и устойчивости микробной системы. В копролитах L. rubellus эти показатели были существенно ниже. Оценка стабильности микробных сообществ на основании анализа ранговых распределений потребления тестсубстратов показала очень высокую устойчивость микробного сообщества в копролитах A. rosea (d = 0.045) и очень низкую - в копролитах L. rubellus (d = 1.32). Такие высокие значения показателя d свидетельствуют о существенных изменениях исходной функциональной целостности почвенной микробной системы и ее дестабилизации. Повидимому, в копролитах люмбрицид происходит значительное изменение структуры микробного сообщества почв, приводящее к увеличению численности представителей отдельных таксонов микроорганизмов. Нами отмечено увеличение численности бактерий и значительное снижение длины грибного мицелия в копролитах червей данного вида. МУТАГЕННЫЕ И КАНЦЕРОГЕННЫЕ СОЕДИНЕНИЯ В ОБРАЗЦАХ ПОЧВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ РАЙОНОВ РЕСПУБЛИКИ МАЛИ Котелевцев С.В.1, Поклонов В.А., Сергеев В.И. \ Траоре В.2, Глазер В.М.1, Остроумов С.А.1 1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия. Kotelevtsev@yandex.ru 2 Факультет науки и технологии университета Бамако, Бамако, Мали MUTAGENIC AND CARCINOGENIC ECOTOXICANTS IN SOIL SAMPLES OF AGRICULTURAL AREAS OF MALI, AFRICA Kotelevtsev S.V., Poklonov V.A., Sergeev V.I., Traore B., Glazer V.M., Ostroumov S.A. We have used the Ames test with Salmonella/microsomes. The strains used were S. typhimurium ТА98 и ТА100. Mutagenic and carcinogenic compounds in the water, sediments and extracts of the tissues of fish and birds in an agricultural region (mainly rice, cotton) next to the Niger River (Mali, Africa) were studied. Moreover, a study was carried out of the extracts of 3 samples of soils in various regions of Mali. The methods were analogous to the methods of U.S. Environmental Protection Agency, the methods ЕРА 8040, 8061, 8080, 8081. The instrumental analysis was made at the laboratory of Prof. A.T. Lebedev, Faculty of Chemistry, Moscow State University. In the majority of the extracts of the tissues of the birds (especially fish-eating), mutagenic compounds were discovered. In all of the soil samples, mutagenic toxicants were found. The mutagenic effect was observed usually after metabolic activation. Analysis of soil samples by GC-MS showed the presence in the soil samples of phenols, nitrobenzene, anisole (a lot in all of the samples), 3 isomers of dichlorobenzene, and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). All of these substances were mutagenic and carcinogenic in the test system. In the samples, alkylbenzenes (especially hexylbenzenes, in all of the samples), alkanes, PAHs, biphenyls, thiophene derivatives, phthalates, and parabens were found. БИОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ФЕРМЕНТАТИВНЫЕ БИОТЕСТЫ: ОТ ИДЕИ ДО ЛАБОРАТОРИИ Кратасюк В.А.1, 2, Есимбекова Е.Н.1, 2 1 Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия. valkrat@mail.ru 2 Институт биофизики СО РАН, Красноярск, Россия BIOLUMINESCENT ENZYMATIC BIOASSAYS: FROM IDEA TO LABORATORY Kratasyuk V.A., Esimbekova E.N. The problem of how to detect, identify and measure the contents of the numerous chemical compounds is important for environmental monitoring, food product monitoring and medical diagnostics. We proposed Bioluminescent Enzyme System Technology BEST™, where the bacterial couple enzyme system: NADH-FMN oxidoreductase- luciferase substitutes for living organisms. In the presence of toxic agents, enzymes from luminous bacteria more closely reflect the toxicity of living organisms than does the use of chemical analysis.
BEST™ was introduced to facilitate and accelerate the development of cost-competitive enzymatic systems for use in biosensors for environmental, and industrial applications. A patented stabilization and immobilization process preserves up to 50 % of the enzymatic activity and produces the homogeneous multi-component reagent «Enzymolum», which contains the bacterial luciferase, NADH-FMN oxidoreductase and their substrates, co-immobilized in starch and gelatin gel. The reagent is produced in tablet form for the cuvette variant of a bioluminometer. The other forms, e.g. on the plane table, strips and others were also obtained for bioluminescent analysis. «Enzymolum» can be integrated as a biological module into the portable biodetector-biosensor of original construction. «Enzymolum» is the central part of Portable Laboratory for Toxicity Detection (PLTT), which consists of a biological module, a biodetector module, a sampling module, a sample preparation module, and a reagent module. PLTT immediately signals chemical-biological hazards and allows us a) to detect a wide range of toxic substances - more than 25,000 compounds; b) to perform express-screening for toxicity in emergency situations in field and laboratory condition; c) to develop systems for analyzing individual compounds; d) to develop systems to evaluate the degree of whole toxicity; e) to keep the high sensitivity of reagents for many years; f) to perform biotesting at high concentrations of organic substances in water and g) to develop a portable biosensor for personal use. Prototype biosensors developed with this technology offer cost advantages, versatility, high sensitivity (up to 10-14 moles of analyte), rapid response time (less than 3 minutes), extensive shelf life (up to 5 years without loss of activity), and flexible storage conditions (up to +25°С). The enzyme biotesting approach was used as a platform technology to certify «Method to measure the intensity of bioluminescence with the help of the «Enzymolum» reagent to detect the toxicity of drinking, natural, waste and treated waste water». The laboratory will be the principle example of a whole family of new, portable, professional laboratories for local services of ecological monitoring, ecological laboratories in industrial corporations, state ecological departments, food quality laboratories, military departments and other monitoring, teaching, security and research organizations. This work was supported by the Federal Agency of Science and Innovations (contract No 02.740.11.0766), the Government of the Russian Federation (grant No 11. G34.31.058), Krasnoyarsk scientific and technical foundation (grant КН257). ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ВОДНОЙ СРЕДЫ: «ТЯЖЁЛЫЕ МЕТАЛЛЫ» В ВОДОСБОРНОЙ СИСТЕМЕ ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ ФИНСКОГО ЗАЛИВА Кривцова Г.Б., Петухов В.В. Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности РАН, Санкт-Петербург, Россия. g.b.krivtsova@ecosafety-spb.ru WATER SYSTEMS ECOLOGICAL MONITORING: «HEAVY METALS» IN THE EASTERN PART OF THE GULF OF FINLAND CATCHMENT AREA Krivtsova G.B., Petukhov V.V. Приоритетным экологическим риском, определяющим уровень угрозы экологической безопасности восточной части Финского залива, является загрязнение всех компонентов окружающей среды (ОС) тяжелыми металлами (ТМ). Для непрерывного контроля состояния водных объектов в режиме «on-line» в НИЦЭБ РАН разработаны методы контроля проточной водной пробы по обобщённым показателям, адекватно отражающим изменение состояния и качества водной среды: - биосенсорный (биоиндикация): обобщённый показатель качества - вариабельность сердечного ритма речных раков, крабов и моллюсков (кардиоактивность бентосных безпозвоночных); - сонолюминесцентный: обобщенный показатель качества - изменение интенсивности ультразвукового свечения водной среды в мультипузырьковой кавитационной зоне - информационно-энергетическом объекте водной среды. Сонолюминесцентный способ экспресс-контроля качества водной среды обеспечивает безынерционный информационный ресурс для оперативного контроля и отработки в реальном времени сигнала «Тревога/Аномалия» в информационно-измерительной системе экологического мониторинга объектов водной среды. Приведены фрагменты записи в «реальном времени» изменения интенсивности суммарной сонолюминесценции (!^сл) природных вод с загрязняющими веществами (ЗВ) природного и антропогенного происхождения и снятый в момент возникновения «чрезвычайной ситуации» энергетический спектр суммарной сонолюминесценции - «паспорт загрязнения» водного объекта. Сонолюминесцентная информационно-измерительная система позволяет в автоматическом режиме «on line» отследить: момент возникновения «чрезвычайной ситуации», длительность этого процесса, качественные (структурные) изменения водной среды. Дублирующие системы мониторинга экологической безопасности водных объектов могут быть использованы при формировании автономных автоматизированных информационно-измерительных комплексов опорной сети Обсерватории экологической безопасности региона.
Еще по теме МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ БИОРАЗНООБРАЗИЕ МИКРОБНЫХ СООБЩЕСТВ КОПРОЛИТОВ ДОЖДЕВЫХ ЧЕРВЕЙ Костина Н.В., Горленко М.В., Богданова Т.В., Умаров М.М. МГУ имени М.В.Ломоносова, Москва, Россия. nvkostina@mail.ru: