Молодые ученые разработали инструмент для отслеживания тяжелых металлов в организмах Байкала

Одним из важных антропогенных факторов, актуальных для водоемов по всему миру, является загрязнение тяжелыми металлами. Такого рода загрязнения, в том числе в малых концентрациях, не приводящие к непосредственной гибели представителей фауны, могут вызывать изменения в структуре природных сообществ из-за различной чувствительности видов к их токсическому воздействию. Учитывая текущее развитие инфраструктуры на Байкальской природной территории, возникает опасность повышения содержания в байкальской воде тяжелых металлов, поступающих в том числе с атмосферными потоками и притоками озера. Этот риск требует, с одной стороны, постоянного улучшения методов мониторинга содержания тяжелых металлов в тканях обитателей озера Байкал и его притоков, а с другой стороны, изучения процессов накопления ионов различных тяжелых металлов в тканях байкальских эндемиков в лабораторных условиях для предсказания возможных последствий для экосистемы.

Команда ученых под руководством Антона Гуркова из НИИ биологии Иркутского государственного университета в 2019 году разработала имплантируемые флуоресцентные биосенсоры для мониторинга накопления тяжёлых металлов в тканях байкальских эндемичных амфипод in vivo. За сложным названием стоит работа над новым инструментом, который позволяет быстро и дёшево отслеживать содержание тяжёлых металлов непосредственно в тканях живого организма — имплантируемым оптическим микросенсором. Ранее работ над подобными технологиями не проводилось.

Имплантируемый биосенсор является удобным инструментом для изучения чувствительности гидробионтов вообще и байкальских эндемиков в частности к загрязнению водоёмов тяжёлыми металлами. Для такой экосистемы, как Байкал, это крайне важно, поскольку эндемичные организмы могут проявлять повышенную чувствительность к некоторым загрязнителям. В свою очередь, это может означать, что необходимо провести корректировки существующих стандартов качества воды в водоёмах. Кроме того, микросенсоры могут оказаться подходящим инструментом и для быстрого определения содержания тяжёлых металлов в гидробионтах даже в полевых условиях во время проведения экологического мониторинга.

Разработка нового типа имплантируемых оптических биосенсоров велась на основе живых клеток дрожжей, применимых для отслеживания содержания ионов меди непосредственно в кровеносной системе байкальских эндемичных амфипод благодаря специальному полимерному носителю. Для определения концентрации меди использовались штаммы дрожжей, дающие цветовую реакцию в ответ на появление меди в среде пропорционально её концентрации, что позволило провести количественный анализ по соотношению интенсивностей флуоресценции. Эксперименты подтвердили эффективность разработанных биосенсоров для оценки повышения содержания меди в организмах байкальских эндемичных амфипод.

Ученые говорят о весьма амбициозных планах по разработке нескольких типов имплантируемых микросенсоров, которые могут быть использованы для мониторинга множества физиологических показателей водных животных и других организмов в самых разных областях от фундаментальных научных исследований и экологического мониторинга до сельского хозяйства и биомедицинских разработок.

Проект был реализован за счет средств гранта Фонда «Озеро Байкал», который стал возможен благодаря поддержке частных доноров и Благотворительного фонда Siberian Wellness «Мир вокруг тебя».

Похожие статьи