Меридианы сотрудничества

Новые исследования
в Баксанской нейтринной обсерватории

Впервые в России в условиях уникальной подземной низкофоновой лаборатории Баксанской нейтринной обсерватории Института ядерных исследований Российской академии наук 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.

В начале августа 2021 года в журнале PLoS ONE (международный междисциплинарный рецензируемый научный журнал с открытым доступом, который публикует научные исследования и обзоры в сфере естественных и медицинских наук. Основан в 2006 году некоммерческой организацией Public Library of Science (Общественная научная библиотека - прим. ред.) вышла совместная статья ученых Объединенного института ядерных исследований и Баксанской нейтринной обсерватории (БНО) ИЯИ РАН, 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.

Сотрудник сектора молекулярной генетики клетки ЛЯП Михаил Зарубин выполняет этап пробоподготовки для транскриптомного анализа.

Чтобы получить объективную картину, ученые ОИЯИ и БНО ИЯИ РАН 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 - 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.

Начальник сектора молекулярной генетики клетки ЛЯП Елена Владимировна Кравченко анализирует культуру клеток.

"Результаты экспериментов с плодовыми мушками дают материал для построения гипотез, касающихся человека, - говорит начальник сектора молекулярной генетики клетки Лаборатории ядерных проблем кандидат биологических наук Елена Владимировна Кравченко. - Генотипы человека и плодовой мушки имеют на 60% общее происхождение (гомологичны). 75% генов, ответственных за развитие заболеваний у человека, сходны с генами дрозофил".

Сотрудники сектора молекулярной генетики клетки ЛЯП в неиспользуемой части тоннеля Баксанской нейтринной обсерватории.

"Баксанская нейтринная обсерватория - уникальное сооружение, скрытое под горой Андырчи на глубине почти четырех километров, - рассказывает младший научный сотрудник Михаил Зарубин 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 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.

"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.

Здание Баксанской нейтринной обсерватории у подножия горы Андырчи в поселке Нейтрино.

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

Сотрудник Баксанской нейтринной обсерватории Юрий Михайлович Гаврилюк
производит измерения радиационного фона в подземной низкофоновой лаборатории DULB-4900.

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

Группа научных коммуникаций ЛЯП,
фото Игоря ЛАПЕНКО, Михаила ЗАРУБИНА