Нанобактерии как биоиндикатор экологического неблагополучия среды или заболевания человека

По сравнению с классическим методом наименьших квадратов, данный алгоритм обеспечивает совпадение начальных и конечных точек траекто-

рии до и после сглаживания, требуя от компьютера меньших ресурсов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Зенкевич С.Л., Ющенко А.С. Управление роботами. Основы управления манипуляционными роботами. - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. - 400 с.

2. Формалев В.Ф., Ревизников Д.Л. Численные методы. - М.: Физматлит, 2004. - 400 с.

3. Бобровский С.И. Delphi 7: Учебный курс. - СПб.: Питер, 2003. - 736 с.

4. Горитов А.Н. Моделирование манипуляционных робототехни-ческих систем в условиях неполной информации о внешней среде. - Томск: Изд-во Института оптики атмосферы СО РАН, 2005. - 276 с.

УДК 579.262

НАНОБАКТЕРИИ - КАК БИОИНДИКАТОР ЭКОЛОГИЧЕСКОГО НЕБЛАГОПОЛУЧИЯ СРЕДЫ

ИЛИ ЗАБОЛЕВАНИЯ ЧЕЛОВЕКА

Д.Г. Смирнов, Н.Н. Волкова

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники E-mail: Smirnov@main.tusur.ru

Приведены микрофотографии различных минеральных образований, полученные при помощи электронной микроскопии, а также некоторые экспериментальные результаты, показывающие, что все эти образования содержат карбонатапатит. Рассмотрены гистограммы распределений размеров нанобактерий в различных минеральных образованиях: в воде, в зубных, почечных и желчных камнях людей. Высказывается предположение о том, что основу этих минералов образуют оболочки нанобактерий, присутствие которых в исследуемых минералах может служить биоиндикатором экологического неблагополучия среды или заболевания человека.

В работах [1-5] приведены результаты, посвященные новому экологическому фактору - нано-бактериям, которые, по мнению авторов, широко распространены в различных объектах окружающей среды и могут инициировать у человека различные заболевания. В работе [1] указывается, что нанобактерии относятся a 2 подгруппы протеобак-терий аналогов Brucella, Bartonella.

Идентификацию нанобактерий можно осуществить по следующим признакам:

- морфологии нанобактерий;

- химическому составу оболочки нанобактерий и

их биологическим особенностям.

Для исследований морфологии нанобактерий обычно используют оптическую и электронную микроскопию.

Идентификация нанобактерий по химическому составу может быть осуществлена с помощью рент-геноструктурного, инфракрасного спектрального анализа или иных методов, позволяющих определить состав оболочки нанобактерий.

Выявление биологических особенностей нано-бактерий осуществляется с помощью монокло-нальных антинанобактериальных антител А-4003 61-88 (Nano-Bac, Finland) и выращиванием нанобактерий на агаре.

Основными признаками, по которым идентифицируются нанобактерии этого вида, являются:

овоидная форма, диаметр, состав оболочки, наличие в оболочке углублений или отверстий. Характерным является то, что диаметры этих протеобак-терий значительно меньше диаметров известных в настоящее время хламидий, и они одни из немногих способны к биоминерализации, а их оболочка состоит из карбонатапатита. Следует отметить, что ни в одной работе мы не обнаружили данных, посвященных статистическим законам распределения размеров нанобактерий.

Целью настоящей работы была попытка восполнить этот пробел и исследовать распределения размеров карликовых хламидий в различных минеральных образованиях.

Исследования проводились по следующей методике. Минеральное образование предварительно сушилось при температуре 18...20 °С в течение 4...6 ч, а затем механически размельчались. После размельчения одну из частиц брали в качестве образца для исследования. Выбранный образец обдувался сжатым воздухом, и на него наносился проводящий металлический слой (как правило, золото). Образец помещался в электронный микроскоп. Сканируя при помощи микроскопа по поверхности исследуемого образца, находили участки, состоящие из овоидных тел, по всем признакам напоминающих нанобактерии. После обнаружения таких участков с помощью измерительной линейки, имеющейся в электронном микроскопе,

производили измерения диаметров овоидных тел. В экспериментах использовали сканирующие микроскопы Philips-SEM-515 и «JEM-100 СХП» («JE-OL», Япония).

На рис. 1 приведены фотографии минеральных образований, полученные нами в осадках воды Томского водозабора, зубных, почечных и желчных камнях человека.

Как видно из рис. 1, форма и размеры тел в структуре минеральных образований практически одинаковы, несмотря на то, что эти минеральные образования взяты для исследования из различных объектов. В оболочке тел просматриваются впадины или отверстия. Форма и размеры полностью аналогичны форме и размерам нанобактерий [1], где с помощью моноклональных антинанобактериальных антител А-4003 61-88 (Nano-Bac, Finland) и выращивания на агаре было установлено, что просматриваемые под электронным микроскопом тела являются нанобактериями. Это дает основание предположить, что и тела, образующие минеральные образования, исследуемые нами, являются нанобактериями.

Для дополнительного подтверждения того, что причиной минеральных образований в воде и в органах человека является нанобактерии, оболочку

которых образует карбонатапатит, нами были проведены дополнительные исследования с помощью Фурье-фотоспектрометра Мга1ит БТ-801. Фурье-фотоспектрометр работает на основе отражения или поглощения электромагнитных волн в ближней и средней ИК-области. Спектральный диапазон от 55 до 55000 см1, погрешность не более ±0,05 см1. В качестве эталона был взят минерал карбонатапатит, спектр которого был снят на Фурье-фотоспектрометре; с этим спектром сравнивались спектры исследуемых объектов. Анализ при помощи Фурье-фотоспектрометра всех исследуемых минералов показал, что в их спектрах содержатся полосы, характерные для карбонатапатита. Следовательно, в исследуемых объектах содержится карбонатапатит, который составляет основу оболочки нанобактерий. Таким образом, проведенные исследования позволяют с достаточно большой достоверностью утверждать, что просматриваемые в электронный микроскоп тела являются нанобактериями.

На рис. 2 приведены гистограммы распределения частот (абсолютных статистических весов) диаметров нанобактерий, а в таблице - численные -значения этих частот в минеральных образованиях различных объектов. Средний диаметр нанобакте-

35 ч 30 25 20 15 10 5

Частота распределения

50 70 90 110 130 150 170 190 210 Диаметр, нм

35  Частота распределения 30

в

25 20 15 10 5

50 70 90

110 130 150 170 190 210 Диаметр, нм

40 35 30 25 20 15 10 5 0

Частота распределения

50 70 90 110 130 150 170 190 210 Диаметр, нм

35 П Частота распределения 30

25 20 15 10 5

50 70 90

110 130 150 170 190 210 Диаметр, нм

0

0

0

140 120 100 80 60 40 20 0

Частота распределения

д

1—1—

50 70 90 110 130 150 170 190 210 Диаметр, нм

Рис. 2. Частота распределения диаметров хламидий в минеральных образованиях: а) в воде; б) в зубных камнях; в) в почечных камнях; г) в желчных камнях; д) интегральное распределение

рий в минеральном образовании подсчитывался по формуле

Б = -,

п

где Б - средний диаметр нанобактерии; М1 - абсолютная частота (статистический вес) попадания диаметров нанобактерий в АД интервал значений; г=1,2,...,£ - номера интервалов; к=9; «=100 - число измерений диаметров нанобактерий в одном минерале.

Интервальное распределение размеров нанобактерий в различных минеральных образованиях приведено в таблице.

Как следует из гистограмм и таблицы, диаметры нанобактерий, находящихся в различных минеральных образованиях, лежат в диапазоне от 40 до

220 нм. Среднестатистический диаметр нанобактерий колеблется от 98 до 105 нм, а дисперсия их диаметров лежит в диапазоне от 769 до 944 нм2.

На рис. 2, д, и в нижней строке таблицы приведены интегральные частоты распределения диаметров нанобактерий, которые были получены суммированием частот распределения диаметров на-нобактерий, полученных в различных минеральных образованиях. Анализ интегрального закона распределения по х2-критерию показал, что он близок к нормальному с доверительной вероятностью Р = 0,95.

Идентичность формы, структуры и размеров микроорганизмов, приведенных на рис. 1, с формой, размером и структурой нанобактерий, обнаруженных в работах [1-5], позволяет сделать вывод о том, что в минеральных образованиях, исследо-

Таблица. Интервальное распределение диаметров нанобактерий

Минеральное образование Частоты распределения диаметров хламидий по интервалам АЦ, нм

40...60 60.80 80.100 100.120 120.140 140.160 160.180 180.200 200.220 D, нм S2, нм2

В осадках воды 2 15 35 26 14 4 2 1 1 103,0 769,1

В зубных камнях 3 20 37 24 6 5 2 2 1 100,0 885,0

В желчных камнях 5 25 26 24 14 2 2 1 1 98,1 882,3

В почечных камнях 1 22 29 20 15 8 3 1 1 105,2 944,0

Совокупный (интегральный) минерал 11 82 127 94 49 19 9 5 4 101,5 868,1

ванных нами, обнаруживается один и тот же вид карликовых хламидий - нанобактерий.

Не касаясь роли нанобактерий в инициировании того или иного заболевания, отметим, что они сопутствуют многим из них, обнаруживаясь при этих заболеваниях в тканях и органах человека, например, в зубных, желчных и почечных камнях. Демонстрацией этого факта, в частности, служат микрофотогра-

фии, приведенные на рис. 1. Присутствие нанобактерий в организме человека, по нашему мнению, можно рассматривать в качестве биоиндикатора, который указывает на то, что человек уже нездоров или может заболеть одной из болезней, которым сопутствуют нанобактерии, а присутствие нанобактерий в воде - в качестве экологического биоиндикатора неудовлетворительного состояния воды.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Волков В.Т., Смирнов Г.В., Медведев М.А., Волкова Н.Н. На-нобактерия (перспективы исследований). - Томск: Изд-во «Твердыня», 2003. - 359 с.

2. Смирнов Г.В., Волков В.Т., Смирнов Д.Г., Волкова Н.Н. Исследование питьевой воды Томской области на наличие в ней нанобактерий // Провинциальный город: экономика, экология, архитектура, культура: Сб. матер. I Всеросс. научно-практ. конф. - Пенза, 2003. - С. 88-91.

3. Смирнов Г.В., Смирнов Д.Г. Нанобактерия и статистика некоторых заболеваний // Сахаровские чтения 2005 года: экологи-

ческие проблемы XXI века: Матер. V Междунар. научн. кон-фер. - Минск, 2005. - Ч. 1. - С. 156-157.

4. Смирнов Г.В., Смирнов Д.Г. Статистический анализ связи между минеральным составом воды и заболеваниями человека зобом, уролитиазом, сахарной и желчекаменной болезнями // Электронные средства и системы управления: Матер. Междунар. научно-практ. конф. - Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2004. - Ч. 2. - С. 45-47.

5. Смирнов Г.В., Смирнов Д.Г. Экологический фактор преждевременного старения человека - нанобактерия // Вестник СО АН высшей школы. - 2005. - № 1(9). - С. 26-35.

УДК 593.11:665.61

ВЛИЯНИЕ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕНИЙ НА НАДПОЧВЕННЫХ И ПОЧВЕННЫХ БЕСПОЗВОНОЧНЫХ ЖИВОТНЫХ

А.Г. Карташев, Т.В. Смолина, А.Ю. Черданцев

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники E-mail: stv136@mail.ru

Исследовалось влияние нефтезагрязнения в естественных условиях после рекультивации на численность и видовое разнообразие наземных и почвенных беспозвоночных. Показана зависимость видового и количественного состава наземных беспозвоночных от различных концентраций нефтезагрязнения через 1 и 3 года после рекультивации. Численность и видовое разнообразие почвенных беспозвоночных животных увеличивается с уменьшением концентрации нефтепродуктов.

Специфической особенностью нефтезагрязне-ний является отрицательное воздействие на живые организмы, проводящее к их гибели, миграции и снижению энергетического обмена. В зависимости от концентрации нефтепродуктов наблюдается снижение видового разнообразия и численности биообъектов. Наличие корреляционной взаимозависимости между численностью, видовым разнообразием беспозвоночных и уровнем нефтезагрязнений

позволяет использовать беспозвоночных животных в качестве объективных биоиндикаторов степени деградации почвы. Необходимо отметить, что видовой состав беспозвоночных существенно зависит от конкретных экологических условий и отражает реальные процессы восстановления почвы после рекультивации или в течение естественного протекания сукцессионных процессов. В то же время, нормирование нефтезагрязнения почв в зависимости от