Классификация радиобиологических адаптаций
Дается принципиально новое определение и классификация адаптивных реакций биологических объектов, в частности предлагается различать адаптивные, гипер- и гипоадаптивные ответы биосистем на влияние стрессоров. Указывается на существование иных наряду с ординарной адаптацией ее форм – эндогенной, обра...
Збережено в:
Дата: | 2005 |
---|---|
Автор: | |
Формат: | Стаття |
Мова: | Russian |
Опубліковано: |
Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України
2005
|
Назва видання: | Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля |
Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/128002 |
Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
Цитувати: | Классификация радиобиологических адаптаций / А.Н. Михеев // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2005. — Вип. 3, ч. 2. — С. 36-41. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraineid |
irk-123456789-128002 |
---|---|
record_format |
dspace |
spelling |
irk-123456789-1280022018-01-02T03:03:02Z Классификация радиобиологических адаптаций Михеев, А.Н. Дается принципиально новое определение и классификация адаптивных реакций биологических объектов, в частности предлагается различать адаптивные, гипер- и гипоадаптивные ответы биосистем на влияние стрессоров. Указывается на существование иных наряду с ординарной адаптацией ее форм – эндогенной, обратной и абортивной адаптаций. Пропонується принципово нова класифікація адаптивних реакцій біологічних об’єктів, зокрема вважається за доцільне розрізняти адаптивні, гіпер- та гіпоадаптивні відповіді біосистем на вплив стресорів різної природи. Вказується на існування інших поряд з ординарною адаптацією її форм – ендогенної, оберненої та абортивної адаптації. In paper the new definition of adaptive reactions of biological objects is given essentially, in particular, it is offered to distinguish adaptive, giper- and gipoadaptive answers of biosystems to influence of stressors. It is underlined existence others alongside with ordinary adaptation of its (her) forms - endogenic, opposite and abortive adaptations. 2005 Article Классификация радиобиологических адаптаций / А.Н. Михеев // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2005. — Вип. 3, ч. 2. — С. 36-41. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 1813-3584 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/128002 599:539.1.047 ru Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України |
institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
collection |
DSpace DC |
language |
Russian |
description |
Дается принципиально новое определение и классификация адаптивных реакций биологических объектов, в частности предлагается различать адаптивные, гипер- и гипоадаптивные ответы биосистем на влияние стрессоров. Указывается на существование иных наряду с ординарной адаптацией ее форм – эндогенной, обратной и абортивной адаптаций. |
format |
Article |
author |
Михеев, А.Н. |
spellingShingle |
Михеев, А.Н. Классификация радиобиологических адаптаций Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля |
author_facet |
Михеев, А.Н. |
author_sort |
Михеев, А.Н. |
title |
Классификация радиобиологических адаптаций |
title_short |
Классификация радиобиологических адаптаций |
title_full |
Классификация радиобиологических адаптаций |
title_fullStr |
Классификация радиобиологических адаптаций |
title_full_unstemmed |
Классификация радиобиологических адаптаций |
title_sort |
классификация радиобиологических адаптаций |
publisher |
Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України |
publishDate |
2005 |
url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/128002 |
citation_txt |
Классификация радиобиологических адаптаций / А.Н. Михеев // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2005. — Вип. 3, ч. 2. — С. 36-41. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
series |
Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля |
work_keys_str_mv |
AT miheevan klassifikaciâradiobiologičeskihadaptacij |
first_indexed |
2025-07-09T08:10:28Z |
last_indexed |
2025-07-09T08:10:28Z |
_version_ |
1837156146445549568 |
fulltext |
36 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 3 Ч. 2 2005
УДК 599:539.1.047
КЛАССИФИКАЦИЯ РАДИОБИОЛОГИЧЕСКИХ АДАПТАЦИЙ
А. Н. Михеев
Институт клеточной биологии и генетической инженерии НАН Украины, Киев
Дается принципиально новое определение и классификация адаптивных реакций биологиче-
ских объектов, в частности предлагается различать адаптивные, гипер- и гипоадаптивные ответы
биосистем на влияние стрессоров. Указывается на существование иных наряду с ординарной адапта-
цией ее форм – эндогенной, обратной и абортивной адаптаций.
Общебиологическая проблема биологических адаптаций представляется особенно ак-
туальной в связи усилением давления на биоту антропогенного пресса в виде экстремально
высоких уровней техногенных воздействий физической, химической и биологической при-
роды. Методология радиобиологических исследований обладает рядом преимуществ в ис-
следовании феноменологии и механизмов биологической адаптации, разумеется на примере
радиоадаптации. К числу таких приемов следует отнести четкие дозиметрические приемы,
возможность количественно учитывать производимые облучением эффекты, разработанную
терминологическую базу и т.д.
Радиобиология, изучая явление радиоадаптации, к настоящему времени накопила уже
достаточно экспериментального материала, чтобы поставить задачу классификации ее типов.
Подобная классификация, как мы полагаем, будет иметь определенное эвристическое значе-
ние и позволит ускорить процесс построения единой теории биологической адаптации.
Традиционно под адаптированностью понимают такое состояние биологического
объекта, в котором он «демонстрирует» повышенную по сравнению с исходной устойчи-
вость к действию стрессоров. Однако, очевидно, можно утверждать и следующее: любой
биологический объект, если он способен сохранять свою качественную специфичность и/или
индивидуальность, то он, таким образом, является приспособленным (адаптированным) к
комплексу внешних и внутренних факторов. Иначе говоря, биологический объект в состоя-
нии приспособленности (адаптированности) по устойчивости сохраняет на прежнем (исход-
ном, конститутивном, эндогенном, фоновом, контрольном) уровне значения своих структур-
но-функциональных показателей (параметров, свойств).
Очевидно также, что исходное состояние объекта может быть изменено под влиянием
какого-либо экзогенного или эндогенного фактора и он в конечном итоге или на каком-либо
этапе постфакторного периода будет обладать либо неизмененным уровнем устойчивости,
либо измененным. Таким образом, в конкретный момент времени объект после воздействия
какого-либо модифицирующего фактора пребывает в одном из следующих состояний:
1) исходной адаптации (адаптированности, приспособленности) по устойчивости
(биологический объект обладает конститутивным, текущим, «контрольным» уровнем адап-
тированности); исходная адаптированность (как, впрочем, и все другие виды адаптированно-
сти) также может быть перекрестной, т.е. проявляться и по отношению к другим факторам;
2) гиперадаптации (сверхприспособленности) по устойчивости (соответствует состоя-
нию эустресса по Г. Селье), при которой в той или иной степени повышена его исходная ус-
тойчивость к последующим воздействиям того же или иного (перекрестная гиперадаптация
по устойчивости) фактора;
3) гипоадаптации («недоприспособленности») по устойчивости (состояние дистресса
по Г. Селье), связанной с понижением его исходной (текущей) устойчивости (аналогично –
перекрестная гипоадаптация по устойчивости). В связи с этим в зависимости от типа дейст-
вующего фактора и типа “приобретенной” адаптированности следует, например, говорить о
гиперрадиоадаптированности, гипотермоадаптированности и т.д.
КЛАССИФИКАЦИЯ РАДИОБИОЛОГИЧЕСКИХ АДАПТАЦИЙ
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 3 Ч. 2 2005 37
В биологической литературе, посвященной проблеме адаптации, практически не об-
ращают внимания на то, что изменение степени приспособленности объекта некорректно
описывать, употребляя лишь понятие «адаптированность», поскольку объект всегда нахо-
дится (пока жив, специфически функционально активен и структурно индивидуален) в со-
стоянии адаптированности. Мы же, говоря о гипер- или гипоадаптированности, подчеркива-
ем необходимость характеризовать изменение исходного уровня адаптированности соответ-
ствующими терминами.
Особенно важно акцентировать внимание на этом вопросе при рассмотрении радио-
биологических феноменов, что позволяет избежать неоднозначности часто употребляемого
понятия «адаптивный ответ», которое неадекватно отражает наблюдаемый феномен (повы-
шение уровня исходной адаптированности) в связи с тем, что, фактически, любая реакция
объекта на воздействие адаптивна. Другое дело, в каком направлении изменится уровень ис-
ходной приспособленности объекта.
Все вышеизложенное относится к видам адаптации, которую мы называем онтогене-
тической, поскольку она наблюдается в течение онтогенеза одного индивида. Не исключено,
что такой подход применим и к генетической (филогенетической) адаптации. Во всяком слу-
чае между онтогенетической и генетической адаптациями может больше сходства, чем раз-
личий. Особенно это относится к связи состояния гипо- или гиперадаптированности с соот-
ветствующими фазами перерегулировавания (гипо- и гиперкомпенсации) в динамике ответ-
ной реакции объекта на стрессирующее воздействие.
Таким образом, онтогенетическую адаптацию (в частном случае гиперадаптацию)
следует определить как состояние биологического объекта, фиксируемое (тестируемое, вы-
являемое) по какому-либо параметру и представляющее собой фазу сверхвосстановления
значений этого параметра в переходном процессе, индуцированного надпороговым уровнем
воздействия экзогенного или эндогенного фактора (стрессора), т.е. фактора, уровень дозы
которого превосходит пороговое значение устойчивости конкретной биологической систе-
мы, в которой увеличивается уровень исходной устойчивости объекта к повторному воздей-
ствию того же или другого фактора (перекрестная или множественная адаптация). Естест-
венно, что и сам процесс достижения состояния сверхвосстановления представляет собой
адаптацию. Аналогичным образом можно определить и другие виды адаптаций.
Имеющаяся сумма биологических знаний и результаты наших собственных радио-
биологических экспериментов [1 - 10] позволяют констатировать наличие и других типов
радиоадаптивных реакций биологических объектов. В настоящее время имеются основания
говорить о существовании четырех фундаментальных адаптационных (радиоадаптивных)
процессах, а именно об ординарной, эндогенной, обратной и абортивной адаптациях. Рас-
смотрим их более подробно, дав определения и приведя экспериментальные данные в каче-
стве иллюстраций.
Ординарная адаптация. Данный тип адаптации является в настоящее время предме-
том наиболее интенсивного изучения. В рамках этого типа адаптации, как указывалось вы-
ше, следует выделять собственно адаптивную реакцию (ответ), при которой исходная при-
способленность биологического объекта после модифицирующих влияний не изменяется,
гиперадаптивный ответ, когда исходный уровень адаптированности объекта повышается, и
гипоадаптивный ответ, при котором приспособленность падает. Наиболее изученными ас-
пектами этого вида адаптации являются ее транзитивность (преходящий характер), связь с
фазой гипервосстановления на адаптирующее воздействие, многоуровневый характер меха-
низмов, неспецифичность, а также связь со спонтанными или индуцированными деградаци-
онными процессами. На рис. 1. приведены типичные данные, иллюстрирующие проявление
данного типа адаптаций. В опытах использовали семена и проростки ослинника двулетнего,
которые облучали на гамма-установке «Исследователь» при мощности дозы 0,04 сГр/с. Се-
мена после облучения проращивали по стандартной методике. После облучения проростки
А. Н. МИХЕЕВ
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 3 Ч. 2 2005 38
выращивали в условиях водной культуры при постоянном освещении и постоянной темпера-
туре 28 0С.
Рис. 1. Динамика гиперрадиоадап-
тирующего действия предварительного
острого гамма-облучения семян ослин-
ника двулетнего на длину первичного
корешка: 1 - контроль (длину корешка
на всем интервале наблюдения прини-
мали за 100 %); 2 – облучение суточных
проростков в дозе 15 Гр; 3 – облучение
семян в дозе 2Гр с последующим облу-
чением проростков, полученных из этих
семян в дозе 15 Гр.
Анализ данных, представленных на рис. 1, указывает на временный (преходящий,
транзитивный) характер гиперрадиоадаптации, который, впрочем, на этапе максимального
своего проявления может обеспечить дополнительные преимущества таких растений в экс-
тремальных условиях, например открытого грунта.
Эндогенная адаптация. Представляет собой спонтанный (самопроизвольный) про-
цесс и результат перехода биологического объекта в состояние повышенной устойчивости (в
частном случае гиперадаптированности). Очевидно, что эндогенную адаптацию следует, во-
первых, рассматривать как проявление эндогенной ритмики устойчивости и, во-вторых, вы-
делять три типа адаптированности: собственно адаптированность, гипер- и гипоадаптиро-
ванность. Фактически ординарную адаптацию можно рассматривать как проявление эндо-
генной адаптации с измененными под влиянием адаптирующего фактора параметрами (пе-
риодом, амплитудой) эндогенной ритмики устойчивости. Так, в серии экспериментов с уско-
ренным старением семян гороха нам удалось продемонстрировать «спонтанный» переход
растительного объекта в состояние повышенной радиоустойчивости (рис. 2). Методика про-
ведения эксперимента была идентич-
на описанной выше с той лишь раз-
ницей, что в качестве объекта были
использованы семена и проростки го-
роха сорта Комет урожая 2003 г.
Рис. 2. Динамика влияния прогрева
семян гороха сорта Комет при 57 0С на
длину главного корня проростков до и
после острого гамма-облучения облуче-
ния 4-суточных проростков в дозе 15 Гр.
Время (сут) предварительного прогрева:
1 – 0; 2 – 1; 3- 2; 4 – 3; 5 – 4.
70
80
90
100
110
120
0 2 4 6 8
Сут
Длина, %
1
4
3
2
5
50
60
70
80
90
100
110
0 2 4 6 8
Cут
Длина, %
1
2
3
КЛАССИФИКАЦИЯ РАДИОБИОЛОГИЧЕСКИХ АДАПТАЦИЙ
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 3 Ч. 2 2005 39
Превышение уровня контроля (кривая 1) кривой 2 после 4 сут наблюдения как раз и
указывает на факт эндогенной гиперрадиоадаптации, разумеется, изученной в условиях ус-
коренного старения семян, обусловленного гипертермическим воздействием, параметры ко-
торого указаны в подписи к рис. 2. Следует также заметить, что семена (если судить по рос-
товым параметрам проростков) на определенной стадии экспозиции в гипертермических ус-
ловиях, переходят в состояние повышенной жизнеспособности, которое следует рассматри-
вать как состояние спонтанной ювенилизации семян в указанных условиях хранения.
Обратная адаптация. Представляет собой способность гиперадаптирующей дозы,
которая в случае ординарной гиперадаптации применяется до тестирующего воздействия,
уменьшать эффект тестирующей дозы в ситуации, когда гиперадаптирующая доза применя-
ется после тестирующего влияния. Фактически, если в случае ординарной адаптации адапти-
рующее воздействие выступает в роли профилактического (тренирующего, закаливающего)
влияния, то в случае обратной адаптации сравнительно небольшая доза воздействия оказы-
вает терапевтическое (в частном случае, радиотерапевтическое) воздействие. В основе меха-
низма обратной адаптации, вероятно, лежит способность терапевтических влияний обеспе-
чивать восстановление (репарацию) скрытых повреждений, индуцированных или стимули-
рованных стрессирующими воздействиями. Факт существования обратной адаптации указы-
вает на принципиальную незначимость порядка действующих факторов, по крайней мере, в
ситуации, когда их влияние максимально сближено во времени. На рис. 3 приведены резуль-
таты изучения этого типа адаптации. Методика проведения опытов аналогична вышеописан-
ной.
Рис. 3. Динамика влияния остро-
го гамма-облучения на скорость роста
первичного корня ослинника двулет-
него при разных схемах облучения: 1 –
необлученный контроль; 2 – пророст-
ки, облученные в дозе 1 Гр; 3 – проро-
стки, облученные в дозе 15 Гр; 4 –
проростки, облученные в дозе 15 Гр и
спустя 2 ч дополнительно в дозе 1 Гр.
Видно (кривая 4), что дополнительное после основного облучение оказывает некото-
рый радиозащитный эффект.
Абортивная адаптация. Этот тип адаптации представляет собой своеобразную по-
пытку биологического объекта после стрессирующего влияния к восстановлению как мини-
мум исходной устойчивости (адаптированности). Поскольку реакция биологического объек-
та на какое-либо влияние стрессора носит динамический и, что особенно важно, ритмиче-
ский характер, то при определенных дозах стрессора на фоне стойкой или усиливающейся
гипоадаптированности наблюдается временное повышение уровня приспособленности, ко-
торое не достигает исходного ее уровня. Подтверждение данному положению видим на рис.
4. Видно, что примерно между 11 и 13 сут гипертермической обработки семян происходит
некоторое повышение параметров жизнеспособности семян, которые, впрочем, не достигают
даже исходного уровня.
Следует заметить, что предположение о существовании абортивного типа адаптации
основывается, в свою очередь, на предположении о прямой связи уровня адаптированности с
2
25
50
75
100
0 1 2
Скорость, %
Сут
1
2
3 4
А. Н. МИХЕЕВ
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 3 Ч. 2 2005 40
параметрами фаз переходного процесса, индуцированного экзогенным или эндогенным фак-
тором.
Рис. 4. Влияние гипертерми-
ческой обработки семян гороха
сорта Комет при 62 0С на длину
главного корня 3-суточных проро-
стков: 1 – средняя длина по всем
проросшим семенам; 2 – средняя
длина по всем проращиваемым
семенам.
Кроме перечисленных типов адаптации, следует выделить еще два типа адаптации -
активную и пассивную, каждая из которых представлена всеми рассмотренными типами
адаптации. Они различаются между собой по задействованию энергозависимых механизмов
(активная адаптация) или энергонезависимых механизмов. В последнем случае преимущест-
венно имеет место "использование" биологическим объектом фактора времени.
Таким образом, в качестве основного вывода следует констатировать факт существо-
вания значительного разнообразия типов адаптивных реакций и вообще радиоадаптивных в
частности, которые, в свою очередь, отражают многообразие многоуровневых механизмов
реагирования биологических объектов на стрессирующие влияния экзогенной и/или эндо-
генной природы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Костюк А.Н., Михеев А.Н. Проблема фенотипического стресса и адаптации у растений // Физиол.
и биохим. культ. раст. – 1997. - Т. 29, № 2. - С. 81 – 92.
2. Михеев А.Н., Гуща Н.И., Малиновский Ю.Ю., Гродзинский Д.М. Роль пролиферативной актив-
ности меристематических клеток в обеспечении радиоадаптивного ответа растений // Доп.
НАНУ. – 1998.- № 10. - С. 174 – 177.
3. Михеев А.Н. Механизмы формирования фенотипической адаптации растений // Междунар. конф.
«Физиология растений – наука III тысячелетия”, Москва, 4 – 9 окт. 1999, т. I, с. 419 – 420.
4. Мiхєєв О.М., Гуща М.I., Шилiна Ю.В. Дослідження структури гіпо- і гіперкомпенсаторних фаз
відповіді рослинних об'єктів на дію гамма-випромінювання з метою виявлення їх зв'язку зі ста-
ном радіоадаптованості // Вісн. Київ. ун-ту. Біологія. - 2000. - Вип. 32. - С. 47 - 11.
5. Mikhyeyev A. Pylogenetic stress. // Int. conf. “Modern problems of radiobiology, radioecology and evo-
lution”, dedicated to centurary of N.W.Timofeeff-Ressovsky, Sept. 6 – 9, 2000, Dubna, p. 130 – 131.
6. Mikhyeyev О., Guscha M., Shilina Y. Analysis of the hypo- and hypercompensatory phases of plant
reaction on gamma-irradiation in the relations with radioadaptation response // 12th Congress of the
FESP (21 - 25 Aug. 2000, Budapest): Abst. - 2000. – Р. 19 - 128.
7. Міхєєв О.Н., Гуща М.І., Шиліна Ю.В Ендогенні та екзогенні фактори реалізації фенотипічного
адаптаційного потенціалу рослин (теоретичні та експериментальні аспекти) // Фізіологія рослин
в Україні на межі тисячоліть. Т. 2. – К., 2002. – С. 82 – 87.
1
2
0
25
50
75
100
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
Сут
Длина, %
1
2
КЛАССИФИКАЦИЯ РАДИОБИОЛОГИЧЕСКИХ АДАПТАЦИЙ
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 3 Ч. 2 2005 41
8. Міхєєв О.Н., Гуща М.І., Шиліна Ю.В. Зв’язок гіпо- і гіперкомпенсаторних фаз відповіді рослин на
дію гамма-випромінювання зі станом радіоадаптованості // Фізіол. і біохім. культ. раст. – 2002. -
Т. 34, № 2. - С. 127 – 131.
9. Міхєєв О.Н., Гуща М.І., Шиліна Ю.В. Клітинні механізми радіозахисної дії іонів кадмію на про-
ростки гороху // Цитологія і генетика. – 2002. - Т. 37, № 4. - С. 26 - 32.
10. Михеев А.Н., Гуща Н.И., Шилина Ю.В. Состояние радиоадаптированности на разных стадиях ин-
дуцированного острым γ-облучением переходного процесса у бактерий Escherichia coli JM 101 //
Радиационная биология. Радиоэкология. – 2004. – Т. 44, № 3. – С. 324 – 327.
Поступила в редакцию 06.12.04,
после доработки – 21.02.05.
А. Н. МИХЕЕВ
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 3 Ч. 2 2005 42
28 КЛАСИФІКАЦІЯ РАДІОБІОЛОГІЧНИХ АДАПТАЦІЙ
О. М. Міхєєв
Пропонується принципово нова класифікація адаптивних реакцій біологічних об’єктів, зокрема
вважається за доцільне розрізняти адаптивні, гіпер- та гіпоадаптивні відповіді біосистем на вплив
стресорів різної природи. Вказується на існування інших поряд з ординарною адаптацією її форм –
ендогенної, оберненої та абортивної адаптації.
28 CLASSIFICATION OF RADIOBIOLOGICAL ADAPTATIONS
А. N. Mikhyeyev
In paper the new definition of adaptive reactions of biological objects is given essentially, in particu-
lar, it is offered to distinguish adaptive, giper- and gipoadaptive answers of biosystems to influence of stres-
sors. It is underlined existence others alongside with ordinary adaptation of its (her) forms - endogenic, op-
posite and abortive adaptations.
|