4.2. Сущность биологического тестирования

Современный биомониторинг насчитывает несколько определений понятию «биотестирование». Биотестирование представляет собой методический прием, основанный на оценке действия фактора среды, в том числе токсического, на организм, его отдельную функцию или систему организмов [5]. Согласно Морозовой биотестирорвание – это метод моделирования последствий воздействия фактора, обладающего общебиологическим действием на живое. Главная задача, решаемая биотестированием − это получение быстрого ответа – есть или отсутствует токсичность.

В общем биотестирование (bioassay) — процедура установления токсичности среды с помощью тест объектов, сигнализирующих об опасности независимо от того, какие вещества и в каком сочетании вызывают изменения жизненно важных функций у тест объектов. Для оценки параметров среды используются стандартизованные реакции живых организмов (отдельных органов, тканей, клеток или молекул). В организме, пребывающем контрольное время в условиях загрязнения, происходят изменения физиологических, биохимических, генетических, морфологических или иммунных систем. Объект извлекается из среды обитания, и в лабораторных условиях проводится необходимый анализ. Живой организм может тестироваться также в специальных камерах или на стендах, где создаются условия изучаемого загрязнения, что очень важно для выявления реакций организма на то или иное доминирующее загрязнение или целый комплекс известных загрязняющих веществ на данной территории обитания.

При проведении биологического тестирования на уровне организмов выбор биологических переменных предполагает, что отклик должен коррелировать с изменениями на экосистемном уровне. Выявить такую зависимость на практике достаточно сложно. Однако такие показатели организмов, как рост особей, их продуктивность, выживаемость, состояние органов дыхания, состава крови и плазмы удается использовать для биологического тестирования состояния окружающей среды.

Под окружающей средой понимается совокупность естественных и искусственных биологических, физических, химических, а также социальных факторов, способных оказывать прямое или косвенное влияние на состояние абиотической и биотической компонент биосферы и на человека. Проведение оценки качества среды, ее благоприятности для человека необходимо для определения предельно допустимых нагрузок для любого региона, определения состояния природных ресурсов, оценки эффективности природоохранных мероприятий, введения очистных сооружений, модернизации производства, экологического районирования территории, разработки стратегии рационального использования региона.

Таким образом, оценка качества среды оказывается узловой задачей любых мероприятий в области охраны природы и природопользования. А оценка прямой и обратной связи между деятельностью людей и состоянием окружающей среды возможна только при проведении мониторинговых работ.

4.3. Использование тест-систем для оценки состояния окружающей среды

Разработка тест-систем для выявления мутагенности среды, имеющих универсальный характер, обладающих высокой пропускной способностью является актуальной задачей настоящего времени [6]. Сторонники тестирования выступают за необходимость создания комплекса тестов, поскольку возможность обнаружения всех генетических событий важных для человека отсутствует в любом единичном тесте. При оценке состояния окружающей среды исследователями используются различные тест-системы – от бактерий до млекопитающих.

Так для интегральной оценки уровня загрязнения водной среды токсическими веществами применяют методы биотестирования с помощью микроорганизмов. Большое внимание уделяется изучению взаимодействия клеток микроводорослей и тяжелых металлов, во-первых, как микроэлементам и важному фактору минерального питания растений. Во-вторых, не менее существенное значение имеют вопросы токсичности тяжелых (например, меди, свинца, цинка, хрома и др.) для фотосинтезирующих гидробионтов, поскольку их соединения относятся к важным компонентам природных вод [7].

Для оценки состояния окружающей среды применяется множество методов генотоксического анализа, среди них анализ мутагенной активности веществ при помощи Salmonella, который является широко применимой тест-системой для анализа комплексных соединений.

Множество методов анализа на основе растительных объектов также применяются и могут стоять наравне с Salmonella – тест. Растения часто более чувствительны к воздействию тяжелых металлов, чем Salmonella, более того важно отметить, что растения в природе, в отличие от лабораторных условий, подвергаются воздействию целого комплекса неблагоприятных факторов или in situ

Помимо прокариотических микроорганизмов для нужд биотестирования применяют и эукариотические микроорганизмы, к которым относятся дрожжи, нейроспора, аспергилл. Показателями мутагенности среды, при использовании вышеперечисленных объектов, является появление прямых и обратных генных мутаций, конверсий и реципрокных рекомбинаций в митозе (у дрожжей). Некоторые авторы, используют представителей рода Daphnia как тест-объект для выявления токсичности исследуемых субстратов. Метод биотестирования с использованием ветвистоусых рачков Daphnia удобен, так как дафнии широко распространены в природе, легко культивируются, обладают высокой чувствительностью к токсикантам различной природы. В настоящее время для тестирования мутагенности окружающей среды нашел широкое применение микроядерный тест. Этот метод основан на выявлении микроядер в эритроцитах млекопитающих, в клетках эмбрионов, корневой меристеме бобов и мейотических клетках традесканции [8]. Для оценки уровня загрязнений окружающей среды поллютантами применяют методы биотестирования с использованием в качестве тест-объектов растений, отличающихся чувствительностью к поллютантам, несложным культивированием и, что особенно важно, имеющие реакцию, сопоставимую с таковой других тест-объектов.