Эксперименты ученых в подземной нейтринной обсерватории позволят больше узнать о воздействии ультранизких доз радиации на организмы

На фото: сотрудник Сектора молекулярной генетики Лаборатории ядерных проблем имени В. П. Джелепова ОИЯИ Михаил Зарубин выполняет этап пробоподготовки для транскриптомного анализа

Впервые в России в условиях уникальной подземной низкофоновой лаборатории Баксанской нейтринной обсерватории Института ядерных исследований РАН ученые провели биологические исследования и оценили влияние пониженного радиационного фона на сложные модельные организмы. В качестве модели использовали плодовую мушку Drosophila melanogaster. Эксперимент показал отсутствие влияния на мушку пониженного радиационного фона.

Результаты исследования опубликованы в журнале PLoS ONE. 

Над первым в России биологическим исследованием в условиях уникальной лаборатории DULB-4900 работают ученые Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ, Дубна) и Баксанской нейтринной обсерватории (БНО) Института ядерных исследований РАН (Москва). Задачей ученых было выяснить, как снижение радиационного фона влияет на сложные модельные организмы. В научной литературе можно найти утверждения как о положительном, так и об отрицательном влиянии пониженного радиационного фона. До сих пор эти выводы основывались на анализе отдельных признаков или генов и это приводило к противоречивым результатам.

Чтобы получить объективную картину, ученые оценили методом РНК-секвенирования, как изменилась активность всех 15 682 генов плодовых мушек D. melanogaster, которые прошли полный цикл развития от эмбриона до взрослого организма в подземной лаборатории в условиях низкого радиационного фона. Иной газовый состав атмосферы, наличие в воздухе микрочастиц, недостаток освещения и другие подобные явления — на все это организм реагирует изменением активности генов, которое надежно обнаруживаются современными молекулярно-генетическими методами. Для контроля вторая партия плодовых мушек прожила свой полный жизненный цикл в условиях естественного уровня радиации при тех же условиях освещения, температуры и давления, как и в подземной лаборатории. Ученые также фиксировали изменение активности их генов.

По словам начальника Сектора молекулярной генетики Лаборатории ядерных проблем имени В. П. Джелепова ОИЯИ Елены Кравченко, результаты экспериментов с плодовыми мушками дают материал для построения гипотез, касающихся человека. Генотипы человека и плодовой мушки имеют на 60% общее происхождение (гомологичны). 75% генов, ответственных за развитие заболеваний у человека, сходны с генами дрозофил.

«Баксанская нейтринная обсерватория — уникальное сооружение, скрытое под горой Андырчи на глубине почти четырех километров, — рассказывает молодой ученый Михаил Зарубин (ОИЯИ). — Чтобы попасть в низкофоновую лабораторию, мы каждое утро на вагонетке по тоннелю проделывали путь больше трех километров в кромешной тьме. На месте нас встречали не воинственные гномы или тролли, а приветливые научные сотрудники Института ядерных исследований. Незабываемое впечатление!».  

В результате эксперимента ученые обнаружили изменения активности лишь в 76 из 15 682 генов. Детальный анализ этих 76 генов показал, что изменение их активности не связано с радиацией, а, скорее всего, вызвано отсутствием в подземной лаборатории естественных внешних стимулов: природных запахов, звуков и вибраций. Это наблюдение важно в связи с недостатком данных о таком виде стресса. Результатом эксперимента, проведенного в подземной лаборатории, стал вывод о том, что снижение радиационного фона не оказывает существенного влияния на организм: ни положительного, ни отрицательного.

Соответственно, можно сделать вывод о том, что в области ультранизких доз существует порог воздействия, ниже которого радиация не оказывает значимого влияния на работу организма. Это важно и при оценке радиационных рисков для здоровья, и при моделировании воздействия различных доз ионизирующего излучения на живые организмы.

«Использование научной инфраструктуры, созданной для фундаментальных исследований в области физики нейтрино и астрофизики, открывает принципиально новые возможности для междисциплинарных исследований, — подчеркивает Альберт Мусаевич Гангапшев, кандидат физико-математических наук, заместитель заведующего по научной работе БНО ИЯИ РАН. — Эксперимент, проведенный совместно сотрудниками ОИЯИ и ИЯИ РАН, позволил разрешить проблему, обсуждавшуюся биологами в течение десятка лет. Я считаю, это замечательный результат!».