ข้อมูล

แมลงสาบต้านทานผลกระทบของรังสีไอออไนซ์ได้อย่างไร?

แมลงสาบต้านทานผลกระทบของรังสีไอออไนซ์ได้อย่างไร?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

แมลงสาบเป็นแมลงที่บึกบึนมาก เป็นที่ทราบกันดีว่าเหนือสิ่งอื่นใด พวกเขาสามารถทนต่อการระเบิดของรังสีไอออไนซ์ที่จะฆ่ามนุษย์ได้

คำอธิบายของการต่อต้านที่สังเกตได้ที่ฉันได้เห็น ได้แก่ การแบ่งเซลล์ในแมลงสาบไม่เร็วนัก และความเรียบง่ายของแมลงเหล่านี้เมื่อเทียบกับสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ฉันรู้ว่าจุลินทรีย์สามารถต้านทานการแผ่รังสีได้โดยมี DNA ที่ "แข็งแกร่ง" (มีคู่เบส G-C มากกว่า) และระบบการซ่อมแซมที่พร้อม แมลงสาบมีกลไกเช่นนี้ด้วยหรือว่ามันง่ายอย่างที่มันเป็น "ง่าย" หรือไม่?


ในฐานะผู้เชี่ยวชาญทางการแพทย์ ฉันสามารถจินตนาการถึงกลไกต่อไปนี้ (ทุกอย่างเป็นเพียงการใช้เหตุผลเก็งกำไร):

  1. แมลงไม่มีเลือด. พวกมันมีเลือดคั่งซึ่งบทบาทหลักไม่ใช่การขนส่งออกซิเจน (พวกมันมีระบบช่วยหายใจเพิ่มเติมเพื่อการนี้) แต่มีสารอาหารมากกว่า จึงไม่มีความจำเป็น (และไม่มี) การเพิ่มจำนวนอย่างรวดเร็วของพรีคัสเซลล์เม็ดเลือด -- เหล่านี้ (ไขกระดูก ม้าม) มีความอ่อนไหวต่อการแผ่รังสีในร่างกายมนุษย์และสัตว์มากที่สุด

  2. แมลงมีระบบภูมิคุ้มกันที่ค่อนข้างดั้งเดิมซึ่งส่วนใหญ่เป็นร่างกาย[NS] และเซลล์น้อยกว่ามาก[NS] เมื่อเทียบกับภูมิคุ้มกันของสัตว์และมนุษย์ วิธีนี้จะช่วยขจัดจุดอ่อนทั่วไปในร่างกาย: ต่อมน้ำเหลือง ต่อมไทมัส ม้ามอีกครั้ง และไขกระดูก เป็นต้น

  3. แมลงโดยทั่วไปมีความดั้งเดิมมาก และในหลายกรณีก็ค่อนข้าง ระบบประสาทกระจายอำนาจ: ปมประสาทถูกจัดเรียงเป็นสาย และถึงแม้ปมประสาทหลักจะมีขนาดใหญ่กว่า แต่การครอบงำเหล่านี้ไม่โดดเด่นเท่าในกรณีของ CNS และ PNS ในสัตว์และมนุษย์ ดังนั้นระบบนี้จึงทนต่อการสูญเสียได้ดีกว่ามาก

1.-3. ดังนั้น ส่วนที่ละเอียดอ่อนเพียงส่วนเดียวของแมลงคือเยื่อบุผิวในลำไส้ซึ่งได้รับการต่ออายุเป็นประจำ (คล้ายกับของมนุษย์ ซึ่งเป็นเป้าหมายของรังสีด้วยเช่นกัน) แต่...

  1. แมลง (และโดยทั่วไปคือสัตว์ขาปล้อง) เป็นที่ทราบกันดีว่า มีโครงกระดูกภายนอก. สิ่งนี้อาจทำหน้าที่เป็น "เกราะ" ที่ดีสำหรับเซลล์ลำไส้ที่อ่อนแอ โดยจะกรองอนุภาคที่หนักที่สุดออก (เช่น อัลฟ่า และอนุภาคบีตาในบางประเด็นด้วย) แก้ไข: นี่ดูเหมือนจะไม่ใช่การป้องกันที่แท้จริง ดูการสนทนาในความคิดเห็น

ดังนั้นจึงไม่น่าแปลกใจที่แมลงโดยทั่วไปจะมีความต้านทานการแผ่รังสีสูงกว่ามาก

แก้ไข: เนื่องจากเพิ่มอย่างถูกต้องในความคิดเห็น ยังมีเซลล์สืบพันธุ์ที่ไวต่อรังสีมากที่สุด (เพราะพวกมันรับข้อมูลทางพันธุกรรมเพียงครึ่งเดียวและไม่สามารถซ่อมแซมการกลายพันธุ์ได้) แม้ว่ารอยโรคในเซลล์สืบพันธุ์จะไม่ทำให้เสียชีวิตในทันที แต่ภาวะเป็นหมันอาจทำให้สูญพันธุ์ได้ง่าย

อย่างไรก็ตาม แมลงสาบ (และแมลงโดยทั่วไป) เป็นที่รู้จักกันว่าเป็นสัตว์ r ซึ่งหมายความว่าพวกมันชอบปริมาณ (r) มากกว่าคุณภาพ (K) ของลูกนอกของพวกมัน กลยุทธ์นี้เหมาะที่สุดเมื่อต้องรับมือกับการเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากรังสีในเซลล์สืบพันธุ์: ลูกหลานจำนวนมากจะชดเชยความไม่สมบูรณ์ทางพันธุกรรมในเซลล์สืบพันธุ์


[NS] - หมายความว่ามีการหลั่งเปปไทด์ในเม็ดเลือดแดงซึ่งปกป้องพวกมัน
[NS] -- มีฟาโกไซต์ ซึ่งค่อนข้างคล้ายกับการทำลายเนื้อเยื่อในมนุษย์ แต่สายโซ่เซลล์ที่เหลือในการตอบสนองภูมิคุ้มกันในสัตว์มีกระดูกสันหลัง เช่น ที-เซลล์ และบีเซลล์ ขาดหายไปโดยสิ้นเชิง สิ่งเหล่านี้มีหน้าที่ในการไกล่เกลี่ยและขยายการตอบสนองของภูมิคุ้มกันในสัตว์มีกระดูกสันหลัง และเป็นเซลล์ที่ไวต่อความเสียหายจากรังสีมากที่สุด


การศึกษาของ Deinococcus radioduransจุลินทรีย์ที่ทนต่อกัมมันตภาพรังสีได้มากที่สุด แสดงให้เห็นว่ามียีนจำนวนมากสำหรับการซ่อมแซมดีเอ็นเอ

ในกรณีของแมลงสาบ ฉันคิดว่านอกจากการซ่อมแซมยีนแล้ว และบางทีสารต้านอนุมูลอิสระบางตัวที่ผลิตขึ้นในเซลล์เพื่อกำจัดอนุมูลอิสระที่เกิดจากรังสี ความจริงที่ว่าแมลงสาบวางไข่จำนวนมาก ไข่จำนวนมากก็มีประโยชน์เช่นกัน หากรังสีฆ่าแมลงสาบได้ 99.99% คุณจะยังมีแมลงบางตัวที่มาจากเงื้อมมือของไข่

การคัดเลือกเป็นเพื่อนของแมลงเมื่อคุณเป็นสัตว์ที่ จำกัด k!


ที่มาของภาพ

แรด โรช (2001)

ในการศึกษา (Wharton and Wharton 1959) ผู้เขียนสรุปว่าแมลงสาบอเมริกันเป็นแมลงสาบเมื่อเปรียบเทียบกับโลกแมลงที่ฉายรังสีอื่น ๆ ที่รู้จักกันดี

Periplaneta อเมริกานา เสียชีวิตด้วยปริมาณ 20,000 rads

ในการเปรียบเทียบสังเกตได้ว่า แมลงหวี่ melanogaster (แมลงวันผลไม้) มีLD100 (มีโอกาสเสียชีวิตได้ 100% ) จาก 64,000 rads และตัวต่อปรสิต ฮาโบรบราคอน LD100 จาก 180,000 rads

เมื่อมองย้อนกลับไป อาจเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่า Periplaneta Americana อาจไวต่อการแผ่รังสีมากที่สุดเท่าที่แมลงสาบจะเข้าไปได้ แต่ก็ยากที่จะพบการศึกษาใดๆ ต่อจากนี้ที่อาจสร้างชื่อเสียงของแมลงสาบในฐานะที่เป็นหนึ่งในกลุ่มที่ทนต่อรังสีได้

Ross และ Cochran (1963) ตรวจสอบผลกระทบของรังสีไอออไนซ์ต่อแมลงสาบเยอรมัน Blattella germanicaและพบว่าปริมาณรังสีที่ต่ำถึง 6,400 rads ฆ่า 93% ของนางไม้หลังจาก 35 วันและผลกระทบต่อความสามารถในการสืบพันธุ์สามารถตรวจพบได้ในปริมาณที่ต่ำถึง 400 rads

ได้รับ, แมลงสาบเยอรมันได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสามารถอยู่รอดได้ 10 เท่าของโดสในช่วงเวลาเดียวกันที่จะเป็นอันตรายต่อมนุษย์แต่ในความเป็นจริง พวกมันยอมจำนนต่อปริมาณยาที่ไม่รบกวนแมลงชนิดอื่นๆ ด้วยซ้ำ

Deinococcus radiodurans (ไม่ต้องสงสัยเลยว่าเป็นสิ่งมีชีวิตที่ต้านทานรังสีได้มากที่สุดในโลก

แบคทีเรียสีชมพูมีกลิ่นกะหล่ำปลีเน่า แยกจากเนื้อกระป๋องที่เน่าเสียแม้จะถูกฉายรังสี (พบในปลาและเนื้อเป็ดฉายรังสี เช่นเดียวกับในมูลช้างและลามะ และหินแกรนิตจากแอนตาร์กติกา ) (เทรวิส 1998).

มันเติบโตอย่างมีความสุขในแหล่งกัมมันตภาพรังสีที่มีระดับสูงถึง 1.5 ล้าน rads (โปรดจำไว้ว่ามากกว่า 1,000 x 1,000 rads ที่ฆ่ามนุษย์และฆ่าเชื้อแมลงสาบอเมริกัน) ในสภาวะที่เป็นน้ำแข็ง มันสามารถทนต่อรังสีได้ถึง 3 ล้านแรด

มิธบัสเตอร์ส:

เพื่อทดสอบว่าสถานการณ์วันโลกาวินาศนี้มีขาหรือไม่ MythBusters ควบคุมแมลงสาบเยอรมันถึงสามระดับของโคบอลต์โลหะกัมมันตภาพรังสี

พวกเขาเริ่มต้นด้วยการเปิดรับรังสีพื้นฐาน 1,000 หน่วย (rads) ของโคบอลต์ 60 สามารถฆ่าคนได้ใน 10 นาที และตามด้วยการรับแสง 10,000 และ 100,000 rad ในหนูตะเภาแยก - เอ้อ, แมลงสาบ - กลุ่ม
(ในการเปรียบเทียบ ระเบิดบนฮิโรชิมาปล่อยรังสีแกมมากัมมันตภาพรังสีที่ความแรงประมาณ 10,000 rads)

เนื่องจากรังสีค่อยๆ ทำลายสิ่งมีชีวิตในระดับเซลล์ MythBusters เฝ้าติดตามแมลงสาบที่ฉายรังสีเป็นเวลา 30 วัน.

หลังจากผ่านไปหนึ่งเดือน แมลงสาบครึ่งหนึ่งที่สัมผัสกับ 1,000 rad ยังคงเตะอยู่ และที่น่าทึ่ง 10 เปอร์เซ็นต์ของกลุ่มรังสี 10,000 rad ยังมีชีวิตอยู่

ผลการทดลองยืนยันว่าแมลงสาบสามารถอยู่รอดจากการระเบิดของนิวเคลียร์ได้ แต่เพียงจุดเดียวเท่านั้น เนื่องจากไม่มีสัตว์ในกลุ่มแรด 100,000 ตัวที่ผ่านพ้นไปได้

[ชมคลิปวิดีโอบน YouTube]

เพื่อประเมินผลกระทบระยะยาวของการทดสอบแมลง MythBusters พาพวกเขากลับบ้านพร้อมกับกลุ่มควบคุมที่ไม่ถูกเปิดเผย.

พวกเขาตรวจสอบแมลงในช่วง 30 วันข้างหน้าและนับจำนวนผู้เสียชีวิต


พวกเขาเปิดเผยชุดแมลงสามชุดที่แตกต่างกันที่ 1,000 rads, 10,000 rads และ 100,000 rads

แมลงในการทดสอบ 1,000 rads และ 10,000 rads นั้นดูดี แต่ 90% ของแมลงสาบในกลุ่ม 100,000 rads ตายทันที.

จากผลลัพธ์เหล่านี้ แมลงสาบไม่ใช่ผู้รอดชีวิตที่ดีที่สุดจากการระเบิดนิวเคลียร์อย่างชัดเจน พวกมันค่อนข้างแข็งแกร่ง สามารถอยู่รอดได้ในปริมาณรังสีที่ 10,000 rads ซึ่งเป็น 10x ของปริมาณรังสีที่ร้ายแรงสำหรับมนุษย์

อย่างไรก็ตาม, ด้วงแป้งทำได้ดีกว่ามาก และแมลงวันผลไม้อาจทำได้ดีกว่าถ้าอายุขัยปกติของพวกมันไม่ใช่ 30 วัน


ระบบนิเวศที่ปนเปื้อนมากที่สุดในโลก

ผู้คนที่อาศัยอยู่ในพื้นที่รอบๆ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชอร์โนบิลต้องออกจากบ้านเนื่องจากภัยพิบัติในปี 1986 และกัมมันตภาพรังสีที่ตกลงมาจากเครื่องปฏิกรณ์ 4 มีการจัดตั้งเขตยกเว้น 30 กิโลเมตร (19 ไมล์) รอบโรงงาน กัมมันตภาพรังสีที่สำคัญยังคงมีอยู่ และแม้ว่าจะถือได้ว่าเป็นระบบนิเวศที่มีการปนเปื้อนมากที่สุดในโลก แต่ชีวิตยังคงเติบโตอยู่ที่นั่น

เชอร์โนบิล: สัตว์ป่าแซงพื้นที่รกร้างว่างเปล่า?


ระบุยีนที่มีส่วนทำให้เกิดการต้านทานรังสี

ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยวิสคอนซินได้ระบุยีน 46 ตัวใน Escherichia coli ที่จำเป็นต่อการอยู่รอดของมันในระดับรังสีที่สูงเป็นพิเศษ กระดาษปรากฏขึ้นก่อนพิมพ์ใน วารสารแบคทีเรียวิทยา.

Michael M. Cox ผู้เขียนที่เกี่ยวข้องกล่าวว่า "การวิจัยได้เปิดเผยเส้นทางใหม่ของการซ่อมแซมตัวเองของเซลล์ ซึ่งรวมถึงเส้นทางของ DNA ในมนุษย์ที่อาจช่วยปกป้องเราจากโรคมะเร็งได้

ปริมาณรังสีที่สูงนั้นไม่เพียงแต่เป็นอันตรายต่อมนุษย์ พืช และสัตว์เท่านั้น แต่สำหรับเซลล์จุลินทรีย์โดยทั่วไป อย่างไรก็ตาม แบคทีเรียบางชนิด โดยเฉพาะ Deinococcus radioduransมีความทนทานต่อรังสีระดับสูง อี. โคไล โดยปกติไม่มีความต้านทานรังสีดังกล่าว แต่สายพันธุ์ต้านทานได้รับการพัฒนาโดยการให้ระดับรังสีที่เพิ่มขึ้นและเก็บเกี่ยวผู้รอดชีวิตจากแต่ละรุ่น

ยีน 46 ยีนไม่ได้เกิดจากการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นภายใต้ระดับการแผ่รังสีสูง แต่เป็นยีนที่มีอยู่ในยีนปกติ อี. โคไล. ผลลัพธ์ที่ได้ตอกย้ำแนวคิดที่ว่าการอยู่รอดหลังจากได้รับรังสีไอออไนซ์ในปริมาณมากไม่ได้ขึ้นอยู่กับกลไกหรือกระบวนการเดียว แต่มีหลายแง่มุม

"เราได้กำหนดบทบาทของยีนที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการต่างๆ เช่น เมแทบอลิซึมส่วนกลาง และการสังเคราะห์และการบำรุงรักษาผนังเซลล์ในการอยู่รอดของรังสี" ค็อกซ์กล่าว "บางทีที่สำคัญที่สุด เราได้ระบุยีนแปดยีนที่ไม่ทราบหน้าที่ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการอยู่รอดของรังสี"

ประโยชน์ของงานวิจัยนี้และรุ่นต่อๆ ไปอาจมีมากมาย ค็อกซ์กล่าว "ความเข้าใจของเราเกี่ยวกับวิธีที่เซลล์จัดการกับรังสีไอออไนซ์นั้นเป็นพื้นฐานอย่างมาก งานของเราได้ให้แผนที่ขยายของหน้าที่ของเซลล์ที่เกี่ยวข้องโดยตรงมากที่สุดในการแก้ไขผลกระทบของรังสีไอออไนซ์ ได้เปิดเผยเส้นทางใหม่ที่อาจเป็นไปได้โดยที่เซลล์ซ่อมแซมดีเอ็นเอของพวกมัน และโดยทั่วไปจะซ่อมแซมโปรตีนในเซลล์และส่วนประกอบอื่นๆ หลังจากได้รับรังสีในระดับสูง"

ยีนหนึ่งซึ่งก่อนหน้านี้ไม่มีฟังก์ชันที่ไม่รู้จัก มีบทบาทในการซ่อมแซมการแตกของสายคู่ในดีเอ็นเอ "ยีนมีความเกี่ยวข้องกับยีนของมนุษย์ที่เรียกว่า XPB และอาจช่วยอธิบายเส้นทางการซ่อมแซมดีเอ็นเอที่สำคัญในมนุษย์ซึ่งช่วยปกป้องเราจากโรคมะเร็ง" ค็อกซ์กล่าว


ผลของรังสีแกมมาต่อชีววิทยาและพฤติกรรมของความสับสนในผู้ใหญ่ Ips (LeConte) (Coleoptera: Scolytidae) 1

การทำหมันของ Ips confusus ตัวผู้และตัวเมีย (Coleoptera: Scolytidae) ที่ได้รับรังสีแกมมา (Co 60 ) เนื่องจากผู้ใหญ่ที่เพิ่งเกิดใหม่เกือบจะสมบูรณ์ที่ระดับเกิน 7500 r และ 10,000 r ตามลำดับ พฤติกรรมการผสมพันธุ์ของเพศชายที่แสดงโดยการถ่ายโอนอสุจิไม่ได้รับผลกระทบจากปริมาณสูงถึง 60,000 r ความสามารถของแมลงปีกแข็งของเพศใดเพศหนึ่งในการสร้างแกลเลอรีไม่ได้รับผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่ำกว่าปริมาณนี้ แต่รูปแบบแกลเลอรีเพศหญิงมีการเปลี่ยนแปลงมากกว่า 15,000 r อายุยืนลดลงที่ระดับมากกว่า 5000 r LD 50 สำหรับผู้ชายเกิดขึ้นที่ 11.5 วันที่ 7500 r และ 29 วันในกลุ่มควบคุม อัตราการเสียชีวิตของลูกหลานที่เกิดจากเพศผู้ที่ได้รับการฉายรังสีที่ระดับการทำให้เป็นหมันสูงกว่ากลุ่มควบคุม ปริมาณการใช้เพื่อลดจำนวนประชากรอย่างมีนัยสำคัญโดยมีผลกระทบน้อยที่สุดต่อการมีอายุยืนยาวและกิจกรรมทางชีวภาพอื่นๆ ประมาณว่าอยู่ระหว่าง 6,000 ถึง 7500 r

การศึกษาเหล่านี้บ่งชี้ว่าเทคนิคการฆ่าเชื้อนี้อาจมีผลในการควบคุมแมลงเต่าทอง ความจำเป็นในการเลี้ยงอาหารประดิษฐ์จำนวนมากสามารถหลีกเลี่ยงได้โดยการดักจับมวลโดยใช้แรงดึงดูดทางเพศตามธรรมชาติและโดยการเลี้ยงจำนวนมากในวัสดุโฮสต์ที่ถูกตัดในห้องปฏิบัติการ


แมลงสาบต้านทานผลกระทบของรังสีไอออไนซ์ได้อย่างไร? - ชีววิทยา

คุณคิดถูกแล้วที่แมลงสาบมีความทนทานต่อรังสีไอออไนซ์มากกว่ามนุษย์ อันที่จริง แมลงส่วนใหญ่ (อาจทั้งหมด) มีความทนทานต่อรังสีไอออไนซ์มากกว่าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทุกชนิด

สำหรับแมลงส่วนใหญ่ ต้องใช้ปริมาณประมาณ 500-700 Gy เพื่อฆ่าพวกมันภายในสองสามสัปดาห์หลังจากได้รับเชื้อ แม้ว่าแมลงสาบต้องการ 900-1000 Gy (Hassett and Jenkins, Nucleonics, 1952) การฆ่าแมลงในเวลาน้อยกว่าสองสามวันต้องใช้ปริมาณที่สูงกว่ามาก ปริมาณเหล่านี้มีไว้สำหรับแมลงที่โตเต็มวัย ซึ่งเป็นระยะที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะของแมลงบางตัว (ฉันไม่ทราบข้อมูลเกี่ยวกับแมลงสาบทารก) สามารถฆ่าได้ด้วยขนาดยาที่ต่ำถึง 40 Gy (Blaylock et al, Proc Hawaiian Acad Sci, 1952)

แมลงบางชนิดสามารถฆ่าเชื้อได้ในปริมาณที่น้อยกว่า และสิ่งนี้มีการประยุกต์ใช้ในการควบคุมแมลง ตัวอย่างเช่น หนอนเกลียวสามารถฆ่าเชื้อด้วยขนาด 25-50 Gy (Bushland and Hopkins, J Econ Ent, 1953)

ในทางตรงกันข้าม ปริมาณที่ต่ำถึง 3 Gy ทำให้มนุษย์เสียชีวิตในฮิโรชิมาและนางาซากิ (Levin et al, Health Phys, 1992) และปริมาณประมาณ 6 Gy ทำให้นักดับเพลิงเสียชีวิตในอุบัติเหตุที่เชอร์โนบิล (Mould, 1988)

ยังไม่แน่ชัดว่าความต้านทานของแมลงต่อรังสีไอออไนซ์นั้นมีพื้นฐานมาจากอะไร

  • มันไม่ใช่ ขนาดสัตว์โดยตัวมันเองแล้ว เนื่องจากความหนาแน่นของไอออไนซ์ที่เกิดจากรังสีเอกซ์นั้นเพียงพอแล้วที่บางสิ่งจะต้องน้อยกว่าขนาดของเซลล์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม (หรือแมลง) มากจนพลาดโดยบังเอิญ
  • มันไม่ใช่ ขาดการเจาะ เพราะรังสีส่วนใหญ่สามารถทะลุทะลวงแมลงสาบได้ดีกว่าที่จะทะลุผ่านมนุษย์ได้
  • มีการคาดเดากันว่าการต้านทานของแมลงนั้นเกิดจากการที่แมลงที่โตเต็มวัยส่วนใหญ่มี แบ่งเซลล์ไม่กี่เซลล์และเซลล์ที่แบ่งตัว (แมลงหรือสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม) มีความไวต่อรังสีมากกว่าเซลล์ที่ไม่แบ่งตัว แต่วิธีนี้ใช้ไม่ได้ผล เนื่องจากแมลงที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะซึ่งมีเซลล์ที่แบ่งตัวจำนวนมาก ยังคงต้านทานการแผ่รังสีได้
  • มีการเก็งกำไรในปี 1950 ว่าแมลงอาจมี ลดความตึงเครียดของออกซิเจนและการขาดออกซิเจนเป็นที่รู้จักกันในการปกป้องเซลล์จากรังสี แต่วิธีนี้ใช้ไม่ได้ผล เนื่องจากตอนนี้เราทราบแล้วว่าระดับการป้องกันนั้นอยู่ที่ 3 เท่าเท่านั้น (เปรียบเทียบเซลล์ออกซิกกับเซลล์ที่ขาดออกซิเจนโดยสมบูรณ์)
  • มีการคาดเดากันว่าเซลล์แมลงอาจมี เพิ่มขีดความสามารถในการซ่อม ความเสียหายจากรังสี ฉันไม่พบหลักฐานว่าการเก็งกำไรนี้เคยพิสูจน์หรือหักล้าง
  • มีการเก็งกำไรในปี 1950 ว่า จำนวนโครโมโซม ส่งผลต่อความไวต่อรังสี และแมลงมีโครโมโซมน้อยกว่า อาจมีความจริงบางอย่างในการเก็งกำไรนี้ เนื่องจากเราทราบแล้วว่า (โดยทั่วไป) ยิ่งเซลล์มี DNA น้อยเท่าใด เซลล์ก็จะยิ่งต้านทานรังสีไอออไนซ์ได้มากเท่านั้น เนื่องจาก DNA เป็นเป้าหมายที่สำคัญสำหรับการฆ่าเซลล์ (ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและเซลล์แมลง) จึงเป็นเหตุผลที่ว่ายิ่งมี DNA น้อยเท่าไหร่ มันก็จะยิ่งโจมตีได้ยากขึ้นเท่านั้น แม้ว่าความหนาแน่นของไอออไนซ์ที่เกิดจากรังสีเอกซ์ก็เพียงพอแล้วที่ขนาดของสัตว์ไม่สามารถอธิบายความต้านทานได้ แต่ความหนาแน่นของไอออไนซ์นั้นต่ำพอที่ปริมาณ DNA ของเซลล์ทั้งหมดสามารถอธิบายการดื้อยาได้
  • NS ความต้านทานรังสีมีอยู่ในเซลล์เนื่องจากเซลล์ที่ได้จากแมลงสามารถต้านทานการแผ่รังสีได้เช่นกันเมื่อเติบโตในการเพาะเลี้ยงเซลล์ ตัวอย่างเช่น ต้องใช้ขนาด 60 Gy เพื่อฆ่าเซลล์แมลง 80% ในขณะที่ขนาด 1-2 Gy เพียงพอที่จะสร้างระดับการฆ่าในเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม (Koval, PNAS, 1983)

ดังนั้นจึงเป็นที่ชัดเจนว่าแมลงมีความทนทานต่อรังสีไอออไนซ์และความต้านทานนี้เป็นคุณสมบัติโดยธรรมชาติของเซลล์ของพวกมัน แต่ก็ยังไม่ชัดเจนว่าพื้นฐานของความต้านทานของเซลล์นี้คืออะไร แม้ว่าทฤษฎีที่โดดเด่นก็คือว่ามันเกี่ยวข้องกับ DNA จำนวนค่อนข้างน้อยในเซลล์แมลง

ปัญหาอย่างหนึ่งคือการประเมินกลไกที่เป็นไปได้คือ มีงานน้อยมากเกี่ยวกับชีววิทยารังสีของแมลงตั้งแต่ช่วงกลางทศวรรษที่ 80 ฉันดูเอกสาร 40 ปีที่ผ่านมาในวารสารรังสีชีววิทยาหลักเล่มหนึ่ง การวิจัยรังสี. ฉันพบเอกสารเกี่ยวกับรังสีชีววิทยาแมลง 45 ฉบับ แต่ฉบับล่าสุดตีพิมพ์ในปี 1992 และมากกว่าครึ่งหนึ่งได้รับการตีพิมพ์ก่อนปี 1975

จอห์น โมลเดอร์
ศาสตราจารย์วิชาชีววิทยารังสี
บรรณาธิการอาวุโส การวิจัยรังสี
วิทยาลัยการแพทย์วิสคอนซิน


แมลงสาบต้านทานผลกระทบของรังสีไอออไนซ์ได้อย่างไร? - ชีววิทยา

ความต้านทานที่สืบทอดต่อ IR เกิดขึ้นหลายครั้งทั้งในธรรมชาติและในห้องปฏิบัติการผ่านวัฏจักรของวิวัฒนาการการทดลอง

ความก้าวหน้าล่าสุดในยุคของเทคโนโลยีการจัดลำดับช่วยให้สามารถอธิบายพื้นฐานทางพันธุกรรมของการต่อต้าน IR ที่พัฒนาขึ้นได้เป็นครั้งแรก

ในระหว่างการทดลองวิวัฒนาการ การปรับเปลี่ยนกลไกการซ่อมแซมดีเอ็นเอเป็นตัวขับเคลื่อนเบื้องต้นของการปรับตัวให้เข้ากับปริมาณรังสีอินฟราเรดในปริมาณมาก

ยังไม่ทราบอีกมากเกี่ยวกับความต้านทานกัมมันตภาพรังสีทั้งจากธรรมชาติและที่พัฒนาขึ้นโดยการทดลอง

สปีชีส์ที่รู้จักจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ มีลักษณะเด่น - ต้านทานอย่างสูงต่อผลกระทบของรังสีไอออไนซ์ (IR) การทบทวนนี้จะตรวจสอบความเข้าใจในปัจจุบันของเราว่าสิ่งมีชีวิตสามารถปรับตัวและเอาตัวรอดจากการสัมผัสกับ IR ได้อย่างไร ซึ่งเป็นหนึ่งในปัจจัยกดดันที่เป็นพิษมากที่สุดที่ทราบกันดี การศึกษา extremophiles ตามธรรมชาติเช่น Deinococcus radiodurans ได้เปิดเผยมาก อย่างไรก็ตาม วิวัฒนาการของ ไดโนคอคคัส ไม่ได้ถูกขับเคลื่อนโดย IR อีกแนวทางหนึ่งซึ่งริเริ่มโดย Evelyn Witkin ในปี 1946 คือการใช้วิวัฒนาการการทดลอง การมีส่วนร่วมของฟีโนไทป์การต้านทาน IR ส่งผลกระทบต่อสรีรวิทยาของเซลล์ในหลายแง่มุม รวมถึงการซ่อมแซมดีเอ็นเอ การกำจัดออกซิเจนชนิดปฏิกิริยา โครงสร้างและการบรรจุ DNA และตัวเซลล์เอง และการซ่อมแซมศูนย์ธาตุเหล็ก-กำมะถัน จากความคืบหน้าจนถึงปัจจุบัน เราสรุปถึงความหลากหลายของกลไกที่สามารถนำไปสู่ความต้านทาน IR ทางชีวภาพที่เกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากวิวัฒนาการทางธรรมชาติหรือจากการทดลอง


Al-Taweel, Fox DO (1982) X-ray ทำให้เกิดการตายของเซลล์ในอัณฑะของด้วง dermestid (Dermestes, Coleoptera) Mut Res 106:55–71

Astaurov BL (1935a) Experimentelle Auslösung von Mutationen beim ไซเดนสปินเนอร์ (บอมบิกซ์ โมริ, ล.). สาม. Versuche einer Auslösung von Mutationen durch Röntgenisierung. ไบโอล ซูร์ 4:39–80

Astaurov BL (1935b) Experimentelle Auslösung von Mutationen beim ไซเดนสปินเนอร์ (บอมบิกซ์ โมริ, ล.). IV. พบ einer Auslösung von autosomalen rezessiven sichtbaren Mutationen. ไบโอล ซูร์ 4:659–672

Brown SW, Wiegmann LI (1969) ไซโตเจนิกส์ของเพลี้ยแป้ง พลาโนค็อกคัส ซิทริ (Risso) (Hemiptera, Coccoidea): เครื่องหมายทางพันธุกรรม การตาย และการจัดเรียงโครโมโซมใหม่ โครโมโซมา 28:255–279

Cordeiro AR, Marques EK, Viega-Neto AJ (1973) ความต้านทานรังสีของประชากรตามธรรมชาติของ แมลงหวี่ Willistoni อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีกัมมันตภาพรังสี Mut Res 19:325–329

Crous HV (1949) ความต้านทานของ เซียร่า (Diptera) ที่มีผลต่อการกลายพันธุ์ของการฉายรังสี จิตเวช 97:311–314

Crouse HV (1961) X-ray เหนี่ยวนำให้เกิดการเสียชีวิตและการมองที่มองเห็นได้ซึ่งเชื่อมโยงกับเพศ Sciara coprophila. อัมนัท 95:21–26

คณบดี CJ, Feldschreiber P, Lett JT (1966) การซ่อมแซมความเสียหายจากรังสีเอกซ์ต่อกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิกใน Micrococcus radiodurans. ธรรมชาติ 209:49–52

นักประดาน้ำ C, Andersson-Kottö ​​I (1938) Sinistrality in Limnaea peregra (มอลลัสก้า, พุลโมนาตา). ปัญหาลูกผสม. เจ เกเนต 35:447–525

Gabruusewycz-Garcia N (1964) การศึกษาทางเซลล์วิทยาและ autoradiographic ใน Sciara coprophila โครโมโซมของต่อมน้ำลาย โครโมโซมา 15:312–344

Gabruusewycz-Garcia N (1971) การศึกษาโครโมโซมโพลีทีนของ Sciarids I. โครโมโซมน้ำลายของ เซียร่า (Lycoriella) pauciseta (II) รู้สึก โครโมโซมา 33:421–435

Graf U, Würgler FE (1982) การกลายพันธุ์ขึ้นอยู่กับการซ่อมแซม DNA ใน แมลงหวี่ melanogaster. ใน: Lakovaara (ed) ความก้าวหน้าทางพันธุศาสตร์ การพัฒนาและวิวัฒนาการของ แมลงหวี่. Plenum Press นิวยอร์กลอนดอน หน้า 85–89

Haynes RH, Kunz BA (1981) การซ่อมแซมและการกลายพันธุ์ของ DNA ในยีสต์ ใน: Strathern, Jones, Broach (สหพันธ์). อณูชีววิทยาของยีสต์ Saccharomyces. วัฏจักรชีวิตและการสืบทอด ห้องปฏิบัติการ Cold Spring Harbor นิวยอร์ก หน้า 371–414

Kitzmiller JB (1958) การกลายพันธุ์ที่เกิดจากรังสีเอกซ์ในยุง Culex fatigans. หมดอายุ Parasitol 7:439–462

Krivshenko JD (1939) การศึกษาทางพันธุกรรมเปรียบเทียบของ แมลงหวี่ และ แมลงหวี่เมลาโนกัสเต. (ยูเครน สรุปภาษาอังกฤษ). Mem Genetics Acad Sci UKRSSR, เคียฟ 3:15–89

Krivshenko JD (1963) ความแตกต่างของโครโมโซมของ แมลงหวี่ ในประชากรธรรมชาติ พันธุศาสตร์ 48:1234–1258

LaChance LE (1967) การชักนำให้เกิดการกลายพันธุ์ที่ทำให้ถึงตายในแมลงโดยกำเนิดรังสีและสารเคมีที่แตกตัวเป็นไอออน ซึ่งเกี่ยวข้องกับเทคนิคการควบคุมแมลงตัวผู้ที่ปราศจากเชื้อ ใน: Whitten MJ, Pal R (eds) พันธุศาสตร์ของแมลงเวกเตอร์. Elsevier, North Holland, หน้า 617–650

LaChance LE, Degrugillier M, Leverich AP (1970) ไซโตเจเนติกส์ของการเป็นหมันบางส่วนที่สืบทอดมาในสามชั่วอายุคนของบั๊ก milkweed ขนาดใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับโครโมโซมโฮโลคิเนติก โครโมโซมา 29:20–41

Lett JT, Feldschreiber P, Little JG, Steele K, Dean CJ (1967) การซ่อมแซมความเสียหายของรังสีเอกซ์ต่อกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิกใน Micrococcus radiodurans: การศึกษากระบวนการตัดตอน Proc R Soc B 167:184–201

Marques EK (1973) การพัฒนาความต้านทานรังสีในการฉายรังสี แมลงหวี่ nebulosa ประชากร Mut Res 17:59–72

Metz CW (1938) การสังเกตการเปลี่ยนแปลงทางวิวัฒนาการในโครโมโซมของ เซียร่า (ดิพเทอรา). ความร่วมมือด้านการวิจัย Carnegie Institution of Washington สิ่งพิมพ์ 501:275–299

Murray J (1975) พันธุศาสตร์ของมอลลัสก้า ใน: King RC (ed) Handbook of Genetics, Vol. 3. Plenum Press นิวยอร์กลอนดอน หน้า 1–31

Nöthel H, Abdalla HI (1981) การสำรวจประชากรที่ไวต่อรังสีและทนต่อรังสีของ แมลงหวี่ melanogaster 14. ปัจจัยทางพันธุกรรม rar-1: ผลกระทบในไข่ที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะและการยับยั้งโดยคาเฟอีน Mut Res 92:123–132

Pavan C (1946) เฮเทอโรโครมาตินสองชนิดใน แมลงหวี่ nebulosa. Proc Natl Acad Sci สหรัฐอเมริกา 32:137–145

Philip U (1938) ระบบการผสมพันธุ์ในประชากรป่าของ Dermestes vulpinus และ กล้ามเนื้อ. เจ เจเน็ต 36:197–211

Ross MH, Cochran DG (1968) ความแปรปรวนทางพันธุกรรมในแมลงสาบเยอรมัน Blatella germanica. สาม. ลักษณะสีตาและข้อมูลการเชื่อมโยงสำหรับ ในช่วงต้น, คลุมด้วยผ้า และ ซีด กลายพันธุ์ เจ เฮเรด 59:105–110

Ross MH, Cochran DG (1975) แมลงสาบเยอรมัน, Blatella germanica. ใน: King RC (ed) Handbook of Genetics, Vol. 3. Plenum Press นิวยอร์กลอนดอน หน้า 35–62

Shalet AP (1978) การเปรียบเทียบระหว่างความจำเพาะของอัตราการกลายพันธุ์ที่เกิดจากเอทิลมีเทนซัลโฟเนตที่สัมพันธ์กับขนาดจีโนม Mut Res 49:313–340

Smith TL (1937) การศึกษาทางพันธุกรรมเกี่ยวกับมอดขี้ผึ้ง แกลเลอเรีย เมลโลเนลลา ลินน์. พันธุศาสตร์ 23:115–137

Sokoloff A (1977) ชีววิทยาของ Tribolium, Vol. 3. คลาเรนดอนเพรส อ็อกซ์ฟอร์ด หน้า 76, 427–493

Surver WM (1974) การสังเกตบางแง่มุมของชีววิทยาของสาหร่ายเคลป์ โคเอโลปา ฟริจิดา (ฟาบริซิอุส). ปริญญาเอก วิทยานิพนธ์ University of Notre Dame, Notre Dame, Indiana

Tazima Y, Doira H, Akai H (1975) ไหมที่บ้าน, บอมบิกซ์ โมริ. ใน: King RC (ed) Handbook of Genetics, Vol. 3. Plenum Press นิวยอร์กลอนดอน หน้า 63–124

Vukovic-Nagy B, Fox BW, Fox M (1974) การปล่อยชิ้นส่วนกรด desoxyribonucleic หลังจากการฉายรังสีเอกซ์ของ Micrococcus radiodurans. Int J Radiat Biol 25:329–337

White MJD (1973) เซลล์วิทยาและวิวัฒนาการของสัตว์ ครั้งที่ 3 สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ลอนดอน นิวยอร์ก หน้า 961

Whiting PW (1932) กลายพันธุ์ใน ฮาโบรบราคอน. I. พันธุศาสตร์ 17:1–30

Whiting PW (1934) กลายพันธุ์ใน ฮาโบรบราคอน. ครั้งที่สอง พันธุศาสตร์ 19:268–291

Würgler FE, Graf U (1982) ความเสถียรของ แมลงหวี่ melanogaster โครโมโซมจำลองขึ้นเป็นครั้งแรกในเซลล์ที่ขาดการซ่อมแซม Mut Res 92:99–106


ขั้นตอนการวิเคราะห์เมตา

เราปฏิบัติตามขั้นตอนมาตรฐานในการแยกขนาดเอฟเฟกต์ ซึ่งทั้งหมดรายงานในตารางเสริม 2 เราแสดงให้เห็นโดยย่อว่าขนาดเอฟเฟกต์นั้นถูกแยกออกมาอย่างไร Ellegren และคณะ 26 น. 594 รายงานสำหรับปี 1991 และ 1996 โดยอิงจากบุคคล 141 คนค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ของเพียร์สันที่ 0.1674 เป็นขนาดผลกระทบ การศึกษานกโดยเฉพาะนกนางแอ่นโรงนา ฮิรุนโด รัสติกาโดยอาศัยไมโครแซทเทิลไลท์ในการศึกษาการกลายพันธุ์ทางพันธุศาสตร์ ช่วงของรังสีต่ำตามการจัดหมวดหมู่ของเรา สถิติการทดสอบมีค่า χ 2 เท่ากับ 3.95 โดยมี 1 df ในการศึกษา 141 คน ในกรณีนี้เพียร์สัน NS = √ (χ 2 /NS) ตามที่อ้างอิง 27. ดังนั้น NS = √ (3.95/141) ซึ่งเท่ากับ 0.1674 การศึกษานี้ใช้การทดสอบแบบ blind test ที่มีความสัมพันธ์เชิงบวกระหว่างอัตราการกลายพันธุ์และการแผ่รังสีและระยะเวลาของการศึกษาอยู่ในระดับปานกลาง เราใช้ขั้นตอนที่คล้ายกันเพื่อแยกขนาดเอฟเฟกต์อีก 171 ขนาด


เชิงนามธรรม

การศึกษาผลกระทบของรังสีไอออไนซ์ (IR) ต่อพืชมีความสำคัญเมื่อเทียบกับปัญหาหลายประการ: (I) การมีอยู่ของโซนที่การแผ่รังสีพื้นหลัง - ทั้งจากธรรมชาติหรือเทคโนโลยี - เพิ่มขึ้น (II) ปัญหาของชีววิทยาอวกาศ (III) การใช้ IR ในการคัดเลือกทางการเกษตร (IV) ปัญหาทางชีววิทยาทั่วไปที่เกี่ยวข้องกับรูปแบบพื้นฐานและลักษณะเฉพาะของผลกระทบของ IR ต่อสิ่งมีชีวิตต่างๆ ถึงตอนนี้ นักวิจัยได้รวบรวมและจัดระบบข้อมูลจำนวนมากเกี่ยวกับผลกระทบของ IR ต่อการเจริญเติบโตและการสืบพันธุ์ของพืช ตลอดจนการเปลี่ยนแปลงที่เกิดจาก IR ในระดับพันธุกรรม ในเวลาเดียวกัน มีช่องว่างขนาดใหญ่ในการทำความเข้าใจกลไกของอิทธิพลของ IR ต่อกระบวนการทางชีวเคมีและสรีรวิทยา แม้ว่าข้อเท็จจริงที่ว่ากระบวนการเหล่านี้เป็นพื้นฐานในการกำหนดปรากฏการณ์ของผลกระทบของ IR ในระดับของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด ในอีกด้านหนึ่ง กิจกรรมของกระบวนการทางสรีรวิทยาเป็นตัวกำหนดการเจริญเติบโตของพืชในอีกทางหนึ่ง ซึ่งถูกกำหนดโดยการเปลี่ยนแปลงในระดับพันธุกรรม ดังนั้นจึงเป็นการศึกษาผลกระทบของ IR ในระดับสรีรวิทยาและชีวเคมีที่สามารถให้ภาพที่มีรายละเอียดและซับซ้อนที่สุดของการกระทำของ IR ในพืช

การทบทวนมุ่งเน้นไปที่ผลกระทบของการแผ่รังสีต่อกระบวนการทางสรีรวิทยาที่สำคัญ รวมถึงการสังเคราะห์ด้วยแสง การหายใจ การขนส่งทางไกล การทำงานของระบบฮอร์โมน และกระบวนการสังเคราะห์ทางชีวสังเคราะห์ต่างๆ บนพื้นฐานของข้อมูลการทดลองจำนวนมาก เราวิเคราะห์การพึ่งพาปริมาณและเวลาของผลกระทบที่เกิดจาก IR ซึ่งมีความคล้ายคลึงกันในเชิงคุณภาพในกระบวนการทางสรีรวิทยาและชีวเคมีต่างๆ เรายังพิจารณาลำดับของขั้นตอนต่างๆ ในการพัฒนาผลกระทบเหล่านั้นและหารือเกี่ยวกับกลไกของพวกมัน ตลอดจนความสัมพันธ์ระหว่างเหตุและผล ปฏิกิริยาทางเคมีกายภาพที่เกิดจาก IR หลัก ได้แก่ การก่อตัวของชนิดของออกซิเจนปฏิกิริยา (ROS) ในรูปแบบต่างๆ และเป็นสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงที่สังเกตได้ในกิจกรรมการทำงานของพืช การทบทวนนี้เน้นย้ำถึงบทบาทของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ซึ่งเป็น ROS ที่มีอายุยืนยาว ไม่เพียงแต่เป็นสารทำลายล้างเท่านั้น แต่ยังทำหน้าที่เป็นสื่อกลางด้วย ซึ่งเป็นตัวส่งสารภายในเซลล์สากลซึ่งมีกลไกการส่งสัญญาณทางไกล มีการสันนิษฐานว่า IR ส่งผลกระทบต่อกระบวนการทางสรีรวิทยาส่วนใหญ่โดยการละเมิดกฎระเบียบของกิจกรรมของพวกเขา ดูเหมือนว่าการละเมิดจะเกิดขึ้นได้เนื่องจากมีการครอสทอล์คระหว่างระบบสัญญาณต่างๆ ของพืช เช่น ROS แคลเซียม ฮอร์โมน และระบบไฟฟ้า ผลจากการฉายรังสีทั้งแบบเฉียบพลันและเรื้อรัง การเพิ่มขึ้นของระดับ ROS สามารถส่งผลต่อกิจกรรมของกระบวนการทางสรีรวิทยาที่หลากหลาย โดยควบคุมทั้งในระดับพันธุกรรมและทางสรีรวิทยา เพื่อให้เข้าใจถึงวิธีการที่ IR ส่งผลต่อการเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืช เราต้องการความรู้โดยละเอียดเกี่ยวกับกลไกของกระบวนการที่เกิดขึ้นที่ (i) ระดับพันธุกรรมและ (ii) ทางสรีรวิทยา ตลอดจนการมีส่วนร่วมและ (iii) ความรู้เกี่ยวกับ ระเบียบของกระบวนการเหล่านี้ในระดับต่างๆ


ดูวิดีโอ: Kackerlackorna är läskiga i Spanien (กันยายน 2022).


ความคิดเห็น:

  1. Bairrfhoinn

    ขออภัย แต่ตัวเลือกนี้ไม่เหมาะกับฉัน อาจจะมีตัวเลือก?

  2. Yokasa

    คุณไม่ถูกต้อง ฉันขอเชิญคุณให้พูดคุย เขียนใน PM เราจะสื่อสาร

  3. Yaron

    Bravo วลีที่จำเป็น ... ความคิดที่ยอดเยี่ยม

  4. Sagramour

    Great message))



เขียนข้อความ