Efekat elektromagnetnog polja (50 Hz, 0,25 mT) na komponente adaptivne vrednosti i morfometriju krila kod Drosophila subobscura Collin, 1936 (Insecta, Diptera)
The effect of electromagnetic field (50 Hz, 0.25 mT) on fitness components and wing morphometrics of Drosophila subobscura Collin, 1936 (Insecta, Diptera)
2016
Преузимање 🢃
Аутори:
Patenković, AleksandraОстала ауторства
Stamenković-Radak, MarinaStamenković-Radak, Marina
Savić Veselinović, Marija
Kenig, Bojan
Kurbalija Novičić, Zorana
Тип документа:
Докторска теза (Објављена верзија)
Метаподаци
Приказ свих података о документуАпстракт:
Od svog nastanka život na Zemlji se odvijao u prisustvu prirodnih
elektromagnetnih polja (EMP) koja su relativno jednostavna i potiču od malobrojnih
emitera elektromagnetne energije. Živa bića su se tokom svoje evolucije prilagodila
ovom konstantnom sredinskom faktoru, ali su danas pored prirodnih, u sve većoj meri
izložena EMP poreklom od izvora koje je stvorio čovek. Intenzitet i frekvencija ovih
polja su daleko veći u odnosu na polja prirodnog porekla, a tu spadaju najvećim delom
EMP mrežne frekvencije (u okviru dela spektra ekstremno niske frekvencije (ENF) od
50 ili 60 Hz), polja koji potiču od uređaja masovnih (RTV predajnici, 100-500 MHz) i
mobilnih komunikacija (800-900 MHz i 1800-2200 MHz). EMP ENF imaju veliki
biofizički značaj jer su sveprisutna u životnoj sredini usled prenosa i upotrebe električne
energije. Elektromagnetna polja antropogenog porekla predmet su izučavanja različitih
bioloških disciplina, ali pre svega sa aspekta zdravlja ljudi. Izlaganje organizama ELM
ENF, čak i tokom kraćeg vremenskog perioda, ima za posledicu narušavanje ravnoteže
bioloških sistema, kao i poremećaje na različitim nivoima organizacije, ali još uvek ne
postoji opšte prihvaćena teorija o mehanizmima dejstva EMP ENF u biološkim
sistemima. Pored toga, sredinske promene, usled prisustva EMP ENF, mogu imati uticaj
na ekološke i evolucione procese koji utiču na stepen i obim promena u genetičkoj
strukturi i evoluciji populacije. Stoga je od suštinskog značaja dublje razumevanje
mehanizama koji omogućavaju organizmima da se manje ili više uspešno prilagođavaju
sredinskim izazovima, kao i mogućnost da se predvide i prate odgovori populacija na
promene u životnoj sredini koja ih okružuje.
Tokom poslednje tri decenije izvedene su brojne studije na Drosophila sa
ciljem ispitivanja bioloških efekata EMP ENF. Eksperimentalno izlaganje individualnih
genotipova Drosophila EMP ENF tokom različitih faza životnog ciklusa, rezultuje
različitim odgovorima koji su često oprečni, jer efekat delovanja EMP ENF na rast i
metabolizam organizama, bilo inhibitorni, bilo stimulativni, zavisi od kompleksnih veza
između frekvencije, jačine polja, dužine izlaganja, i stanja i tipa ćelija ili organizama.
Postoje brojni podaci o uticaju EMP ENF na razviće, fekunditet, vijabilitet i druge
komponente adaptivne vrednosti, praćeni na jedinkama Drosophila u laboratorijskim
uslovima. Međutim EMP ENF, kao sveprisutni abiotički sredinski faktor, može imati
efekat na genetičku stukturu populacija, utičući i na nivo genetičke varijabilnosti
populacija. Takva genetička varijabilnost može biti glavni osnov za delovanje drugih
evolucionih mehanizama na nivou populacije.
Cilj ovog rada je ispitivanje efekata EMP ENF, kao kompleksnog
sredinskog faktora, na populaciono-genetičkom nivou. Eksperiment evaluira mrežu
fenotipskih odgovora na EMP ENF koristeći genetičku varijabilnost linija u okviru
populacije vrste D. subobscura. Analizirani fenotipovi opisuju finu saradnju između
genotipa i sredine potencirajući značajnost njihove interakcije za opstanak populacija u
uslovima stresa kojima su jedinke/populacije izložene tokom većeg broja generacija.
Jedinke Drosophila subobscura izlagane su u embrionalnom i ranom
postembrionalnom razviću EMP ENF od 50 Hz i 0,25 mT, tokom tri sukcesivne
generacije. Rezultati ispitivanja komponenti adaptivne vrednosti su pokazali da jedinke
već tokom prve generacije izlaganja EMP ENF odgovaraju na prisustvo ovog
sredinskog faktora, i to dužim embrionalnim razvićem (jaje-adult), slabijim
preživljavanjem, skraćivanjem dužine života, i trendom povećanja fekunditeta u
stresnim uslovima, u odnosu na jedinke iz kontrolne grupe koje su čitavo razviće
provele izvan dejstva EMP. Nakon treće generacije, jedinke koje su izlagane
navedenom EMP takođe imaju slabije preživljavanje i kraći životni vek, ali njihovo
razviće traje kraće, a u pogledu fekunditeta uočava se trend smanjivanja u poređenju sa
jedinkama iste generacije iz kontrolnih uslova. Prosečna vrednost komponenti adaptivne
vrednosti opada tokom generacija, što je posebno izraženo u značajnom smanjenju
preživljavanja kroz generacije kod jedinki izloženih EMP od 50 Hz i 0,25 mT. Ovi
rezultati takođe pokazuju da uticaj EMP ENF tokom niza sukcesivnih generacija ima
kumulativno dejstvo. Fenotipske korelacije analiziranih komponenti adaptivne vrednosti
pokazuje da EMP ENF kao sredinski faktor utiče na kovariranje analiziranih osobina,
menjajući smer i smanjujući stepen povezanosti osobina. Izlagane jedinke iz druge i
treće generacije pokazuju varijabilnost fenotipske plastičnosti u dužini razvića, što može
može biti važno za adaptaciju na veštačka EMP ENF. Jedinke posmatranih IF linija,
koji se međusobno mogu razlikovati u osetljivosti i fiziološkim mehanizmima odgovora
na sredinske uslove, variranjem dužine razvića delimično kompenzuju sredinski stres
nastao usled uticaja EMP od 50 Hz i 0,25 mT. Uticaj EMP ENF na jedinke
D. subobscura izlagane tokom embrionalnog i ranog post-embrionalnog razvića ogleda
se i kroz promenu veličine, ali ne i oblika krila. Jedinke koje su bile izlagane veštačkom
EMP ENF u prvoj generaciji imaju veća krila u odnosu na jedinke iz kontrolne grupe, i
to kod oba pola, za razliku od jedinki iz treće generacije kojih je došlo do smanjenja
veličine krila. Promena veličine krila izlaganih jedinki tokom tri generacije je pokazatelj
uticaja EMP ENF na procese razvića tokom embrionalne i larvalne faze. Rezultati
pokazuju da se pod delovanjem EMP ENF na puteve i mehanizme tokom razvića menja
i konačni fenotip organizama.
Rezultati ovog rada su pokazali da EMP ENF predstavlja faktor
spoljašnje sredine koji ima uticaj na rast, razviće i adaptivnu vrednost jedinki
D. subobscura, pa na populacionom nivou ovaj faktor može predstavljati selekcioni
pritisak za komponente adaptivne vrednosti, fenotip i genetičku varijabilnost populacije.
Analizirani efekti EMP od 50 Hz i 0,25 mT na populacionom nivou se ogledaju u
smanjivanju vrednosti pojedinih komponenti adaptivne vrednosti populacije
D. subobscura, a samim tim i na sposobnost populacije da adekvatno odgovori na
dodatne i/ili buduće promene u životnoj sredini. Na osnovu svega iznetog, može se
zaključiti da EMP ENF može da se klasifikuje kao stresogeni faktor antropogenog
porekla.
Кључне речи:
Elektromagnetno polje (EMP); Ekstremno niske frekvencije (ENF); Drosophila subobscura; Komponente adaptivne vrednosti; Geometrijska morfometrija krila; Fenotipska plastičnostИзвор:
University of Belgrade, Faculty of Belgrade, 2016, 1-170Финансирање / пројекти:
- Динамика генофонда, генетичка и фенотипска варијабилност популација у зависности од променљивости средине (RS-MESTD-Basic Research (BR or ON)-173012)
- Program of basic research #143014: "Adaptivni značaj genetičkog polimorfizma populacija Drosophila"
URI
http://uvidok.rcub.bg.ac.rs/handle/123456789/912https://radar.ibiss.bg.ac.rs/handle/123456789/2436