способ воздействия на наследственную структуру организмов

Формула изобретения

1. Способ воздействия на наследственную структуру организмов путем пропускания электрического тока через среду обитания с организмами, отличающийся тем, что, с целью упрощения, электрический ток пропускают с нарастанием крутизны переднего фронта импульсов по напряжению от 510⁸ до 110¹³ В/с с длительностью от 110^-5 до 910^-9 с и с периодичностью импульсов 110^-1 - 310³ имп/с при напряженности электрического поля в организмах от 210³ до 210⁶ В/м.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что электрический ток предварительно преобразуют в магнитное поле с напряженностью в организме 210⁵ - 810⁷ А/м.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что электрический ток предварительно преобразуют в электромагнитное поле с напряженностью в организме 210³ - 210⁶ В/м.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области биологии, преимущественно к генетике и может быть использовано в научно-исследовательской и практической работе по мутагенезу организмов.

Известны способы физиологического воздействия электрическим током [1] и магнитным полем [2] , в результате чего происходит ускорение регенерации тканей [1] и увеличение скорости развития эмбрионов [2]. Описанные способы не вызывают наследственных мутаций.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ воздействия на наследственную структуру дафний, заключающийся в пропускании через среду обитания вместе с биологическими объектами последовательности одиночных или групп электрических модулированных сигналов с несущей частотой 1 - 200 МГц и крутизной переднего фронта каждого сигнала по напряжению от 410⁶ до 3,810¹¹ В/с. Необходимую последовательность сигналов и их групп, образующих электрический код, задают при помощи синтезатора сигналов модуляции по частоте следования 0,1-200 кГц, амплитуде от 0,1 до 100% и скважности от 1 до 510⁴ [3]. Каждая конкретная мутация возникает под воздействием определенного электрического кода, действующего селективно, при несоответствии которого мутация не наблюдается.

Электрический код, вызывающий определенную мутацию, многопараметричен и требует сложной системы его задания и воспроизведения. Кроме того, использование данного метода требует специальной защиты, так как электромагнитное излучение с описанными параметрами представляет опасность для окружающих биологических объектов, оказывая на них мутационное воздействие даже при малой мощности сигналов.

Целью изобретения является упрощение процесса воздействия на организм за счет упрощения процесса задания электрических сигналов, вызывающих у биологических объектов простые мутации.

Поставленная цель достигается тем, что через среду обитания вместе с биологическими объектами пропускают электрический ток, причем воздействуют импульсным электрическим током с нарастанием крутизны переднего фронта импульсов по напряжению от 510⁸ до 110¹³ В/с с длительностью импульсов от 110^-5 до 910^-9 с и периодичностью импульсов 0,1 - 3,010³ имп./с при напряженности электрического поля в объекте от 210³ до 210₆ В/м.

Поставленная цель достигается также тем, что электрический ток предварительно преобразуют в магнитное поле с напряженностью в объекте 210⁵ - 810⁷ А/м.

Поставленная цель достигается и тем, что электрический ток предварительно преобразуют в электромагнитное поле с напряженностью в объекте 210³ - 210⁶ В/м.

Отличиями предлагаемого способа от прототипа являются:

- воздействие импульсным электрическим током на среду обитания вместе с организмами, с нарастанием крутизны переднего фронта импульсов по напряжению от 510⁸ до 110¹³ В/с с длительностью импульсов от 110^-5 до 910^-9 с и периодичностью импульсов 0,1 - 310³ имп./с до возникновения в объекте напряженности электрического поля равной 210³ - 210⁶ В/м;

- воздействие на среду обитания вместе с организмами магнитным полем до возникновения в объекте напряженности магнитного поля 210⁵ - 810⁷ А/м путем преобразования электрического тока;

- воздействие на среду обитания вместе с организмами электромагнитным полем до возникновения в объекте напряженности электромагнитного поля 210³ - 210⁶ В/м путем преобразования электрического тока.

В литературе аналогичных способов воздействия электрического тока на среду обитания вместе с организмами не обнаружено.

Благодаря использованию импульсного электрического тока с указанными параметрами, а также использованию воздействия электромагнитным или магнитным полями, преобразованными из электрического тока, удается значительно упростить способ воздействия на организм, не прибегая к воздействию кода, составляемого в каждом конкретном случае.

Режимы выбраны экспериментально, причем верхний предел ограничивается возможностями имеющейся аппаратуры, а нижний предел - порогом прекращения мутаций.

Известно, что мутации, передающиеся по наследству, возникают в случае блокировки или перестройки некоторых структурных элементов ДНК, при этом структура самой клетки не должна нарушаться. Подобное воздействие на ДНК могут оказывать очень короткие мощные импульсы электрического, магнитного или электромагнитного полей. В зависимости от мощности длительность и частота повторения импульсов подбираются таким образом, чтобы выделившееся Джоулево тепло не приводило клетку к гибели от теплового воздействия.

В экспериментах использовались дафнии (daphnia pulex) из подотряда ветвистоусые ракообразные, улитки-катушки, имеющие закрученные в одной плоскости раковины оливково-коричневого цвета, а ногу и туловище - сине-черного, инфузории-туфельки и инфузории-трубачи.

Режимы, при которых проводили обработку организмов, и полученные мутационные изменения в организме, приведены в таблицах.

Пример 1. Ветвистоусых дафний, улиток-катушек помещали в цилиндрическую кювету вместе со средой обитания. Торцевые поверхности кюветы, выполненные из металла, служили электродами. От высоковольтного генератора на электроды подавали электрические импульсы с заданными параметрами (см. табл.1). После обработки дафний и улиток помещали в отдельные кюветы и наблюдали за появлением мутаций у обработанных особей и их потомства на протяжении нескольких поколений. У большей части исходных особей после обработки появляются мутации, передающиеся по наследству (результаты экспериментов представлены в табл. опыты 1-4).

Пример 2. Мышей, зараженных вирусным заболеванием, выдерживали до проявления признаков заболевания (водянистое вздутие лапок, утрата способности к передвижению) и после этого подвергали обработке. Для экспериментов была изготовлена кювета по размеру мыши с двумя электродами, закрепленными на донышке. На эти электроды от генератора подавали электрические импульсы (параметры указаны в табл.1, опыт 5). Мышей обрабатывали 2-4 раза, интервал между сеансами составлял одни сутки. Через 3-5 дней после обработки мыши выздоравливали, при этом у них вырабатывался к данному вирусу иммунитет, передающийся по наследству. Обработанные мыши и их потомство имели контакт с больными животными, но не заболевали.

Наблюдение проводили до третьего поколения, количество мышей было доведено до 60 штук.

Пример 3. В цилиндрическую электромагнитную катушку помещали кювету с инфузориями-туфельками, ветвистоусыми дафниями, улитками-катушками вместе со средой обитания. На обмотку катушки подавали электрические импульсы от генератора импульсов, которые преобразовывались в магнитное поле (параметры импульсов приведены в табл.2). Дафний и улиток после обработки помещали в отдельные кюветы для наблюдений как за образованными особями, так и за их потомством. Инфузорий также помещали в отдельную кювету и через 15-30 дней, когда колония достигала нескольких десятков тысяч, проводили сопоставительный анализ относительно контрольных особей. Результаты экспериментов представлены в таблице 2 (опыты 6-11).

Пример 4. Кювету с ветвистоусыми дафниями, улитками-катушками, инфузориями-трубачами вместе со средой обитания помещали на расстоянии 0,1-1,0 м от одновитковой рамочной антенны, на которую подавали от генератора импульсов электрические сигналы, преобразованные в электромагнитные (режимы обработки приведены в табл.3). После обработки дафнии, улитки и инфузории были помещены в отдельные кюветы для наблюдений. Сопоставительный анализ обработанных особей и выросшей колонии инфузорий-трубачей, относительно контрольной проводили через 20-40 дней (результаты см. в табл. 3, опыты 12-15).

Пример 5. Улиток-катушек оливково-коричневого цвета обработали импульсным электромагнитным полем, как в примере 4, (параметры режима приведены в табл.3, опыт 16). Наблюдения за обработанными и контрольными особями показали, что улитки, на которых воздействовали импульсным электромагнитным полем, сохраняли и форму, и окраску. После скрещивания обработанной и контрольной особей была получена икра, из которой выделили гибридные икринки. Гибридные икринки развиваются в 2-3 раза медленнее, поэтому легко различаются. Из гибридных икринок вывелись улитки желтого цвета (и раковина, и само тело) с сохранением исходной формы раковины. Потомство же этих улиток имеет тот же желтый цвет, а форму раковины - винтообразную, подобную раковине улитки-ампулярии.

Пример 6. Икру, взятую от контрольных улиток-катушек, обработали электромагнитным полем в импульсном режиме, как в примере 4, (режим обработки приведен в табл.3, опыт 17). Обработанную и контрольную икру поместили в разные кюветы с одинаковыми условиями обитания. Из контрольной икры вывелись улитки, подобные исходным по цвету и по форме раковины, а из икры, подвергшейся обработке, вывелись улитки винтообразной формы желтого цвета (и раковина, и тело).

Таким образом, одни и те же мутации, передающиеся по наследству, можно получать воздействуя электромагнитным полем не только непосредственно на особь, но и на ее икру на ранней стадии развития.

Источники информации

1. А.с. СССР N1014550. М.кл. A 01 K 41/00, оп. БИ N16, 1983 г. И.И.Богатырев, А.В.Лопатченко и В.Н.Слепнев// "Устройство для воздействия на эмбрионы птиц электромагнитным полем".

2. А. с. СССР N 1011128. М.кл. A 61 N 1/20, оп. БИ N14, 1983 г. Л.Н.Синицин, Е.П.Разводова// "Способ регенерации послеожоговых кожных ран".

3. А. с. СССР N249879 М.кл. 4 C 12 N 15/00 Г.А.Марков, А.И.Слонова// "Способ воздействия на наследственную структуру дафний".