Биологические исследования в БНО позволяют по-новому взглянуть на воздействие ультранизких доз радиации

Впервые в России в условиях уникальной подземной низкофоновой лаборатории Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН проведены биологические исследования по оценке влияния пониженного радиационного фона на сложные модельные организмы. В качестве модели был использован классический объект генетических исследований — плодовая мушка Drosophila melanogaster. Проведенный эксперимент показал отсутствие влияния пониженного радиационного фона на этот модельный организм.

Сотрудники Сектора молекулярной генетики ЛЯП ОИЯИ в неиспользуемой части тоннеля Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН. Фото Михаила Зарубина

В начале августа 2021 года в журнале PLoS ONE вышла совместная статья ученых международной научной организации Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ, Дубна) и Баксанской нейтринной обсерватории (БНО) Института ядерных исследований Российской академии наук (ИЯИ РАН, Москва), посвященная первым в России биологическим исследованиям в условиях уникальной подземной низкофоновой лаборатории DULB-4900 БНО ИЯИ РАН. Задачей ученых было выяснить, как снижение радиационного фона влияет на сложные модельные организмы. Интерес к этой задаче связан с тем, что 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, что приводило к противоречивым результатам.

Чтобы получить объективную картину, ученые ОИЯИ и БНО ИЯИ РАН оценили методом РНК-секвенирования, как изменилась активность всех 15682 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 — организм реагирует на них изменением активности генов, которое можно надежно обнаружить 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.

“Результаты экспериментов с плодовыми мушками дают материал для построения гипотез, касающихся человека, — говорит Елена Владимировна Кравченко, к.б.н., начальник Сектора молекулярной генетики Лаборатории ядерных проблем имени В.П. Джелепова ОИЯИ. — 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 (ЛЯП ОИЯИ) из группы Е.В. Кравченко. — 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!”

Результатом эксперимента стало обнаружение изменения активности лишь в 76 из 15682 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.

“Полученные результаты говорят 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”, — говорит Е.В. Кравченко.

“Использование научной инфраструктуры, созданной для фундаментальных исследований в области физики нейтрино и астрофизики, открывает принципиально новые возможности для междисциплинарных исследований, — подчеркивает Альберт Мусаевич Гангапшев, к.ф. -м.н., 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!”

Коллектив авторов: Юрий Гаврилюк (БНО ИЯИ РАН), Альберт Гангапшев (БНО ИЯИ РАН), Михаил Зарубин (ЛЯП ОИЯИ), Владимир Казалов (БНО ИЯИ РАН), Елена Кравченко (ЛЯП ОИЯИ).

https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0255066

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0255066