Ученые КазНУ исследуют влияние микропластиков на генетическую стабильность живых организмов

Ученые Казахского национального университета имени аль-Фараби проводят комплексное исследование генотоксического, мутагенного и токсического воздействия микропластиков на живые организмы. Проект направлен на изучение потенциальной опасности микропластиков, образующихся из широко используемых видов пластика — полиэтилентерефталата, полипропилена и полистирола, — для окружающей среды, биоты и человека.

В последние годы загрязнение окружающей среды микропластиками стало одной из наиболее актуальных экологических проблем современности. Мелкие частицы пластика могут распространяться в воде, почве и атмосфере, проникать в различные экосистемы и взаимодействовать с живыми организмами. При этом их долгосрочное влияние на генетическую стабильность и биологические процессы остается недостаточно изученным.

Основной целью проекта является изучение генотоксической и мутагенной активности микропластика, образующегося из широко используемых видов пластика, оценка потенциальной опасности для объектов окружающей среды и определение возможных генетических рисков для человека на основе экспериментальных данных.

В рамках исследования ученые изучат мутагенную, генотоксическую и токсическую активность микропластиков из полиэтилентерефталата, полипропилена и полистирола. Особое внимание будет уделено факторам, которые могут влиять на их генетическую активность, включая размер частиц, химический состав и продолжительность воздействия.

Одним из ключевых направлений проекта является комплексное исследование воздействия микропластиков на различные группы живых организмов. Для этого ученые будут использовать мультитрофическую систему тест-объектов, включающую микроорганизмы, растения и животных.

В исследованиях будут задействованы микроорганизмы Salmonella typhimurium и Escherichia coli, растения Allium cepa и Hordeum vulgare, а также животные тест-объекты — Daphnia magna, Danio rerio и Mus musculus.

Для оценки мутагенной активности микропластиков будет применяться тест Эймса. Этот метод позволит провести первичный скрининг исследуемых частиц и определить их способность вызывать генетические изменения.

Кроме того, с использованием системы lux-биосенсоров ученые исследуют генотоксическую, оксидантную и токсическую активность микропластиков. Такие методы позволяют выявлять процессы, связанные с повреждением ДНК, развитием окислительного стресса и другими изменениями, происходящими в живых клетках.

Особое внимание в проекте уделяется изучению воздействия микропластиков на представителей водных экосистем. В частности, на примере рачков Daphnia magna исследователи будут оценивать выживаемость, плодовитость, двигательную активность и поведенческие реакции организмов при воздействии различных концентраций микропластика.

Еще одним важным объектом исследования станут эмбрионы рыб Danio rerio. Экспериментальные исследования позволят оценить потенциальное влияние микропластиков на эмбриональное развитие, жизнеспособность организмов и возникновение возможных нарушений развития.

Для изучения генетической стабильности клеток растений и животных будут применяться цитогенетические методы. Исследователи планируют анализировать хромосомные изменения и другие генетические нарушения, возникающие под воздействием различных видов и концентраций микропластика.

Одним из современных методов исследования станет метод ДНК-комет. Он позволяет выявлять повреждения генетического материала на уровне отдельных клеток и является важным инструментом для оценки генотоксического воздействия факторов окружающей среды.

В рамках проекта также будет изучено влияние микропластиков на внутренние органы и ткани лабораторных животных. Полученные результаты будут анализироваться с использованием гистологических, цитохимических, биохимических и молекулярно-генетических методов.

Отдельное направление исследований связано с изучением окислительного стресса, возникающего под воздействием микропластиков. Ученые будут определять активность антиоксидантных ферментов и показатели процессов окисления в растительных и животных тканях.

Кроме того, планируется исследование активности генов, связанных с восстановлением ДНК, окислительным стрессом и воспалительными реакциями. Это позволит получить более полное представление о биологических механизмах воздействия микропластиков на живые организмы.

Важной частью проекта станет изучение физико-химических характеристик микропластика. Размер и форма частиц будут определяться с помощью микроскопических методов, а химический состав — с использованием газовой хроматографии и масс-спектрометрии.

Практическим направлением исследования является оценка биологического воздействия микропластиков, содержащихся в поверхностных водах Алматинской агломерации. С помощью микробиологических, растительных и животных тест-систем ученые планируют изучить потенциальную токсичность водных объектов, содержащих микропластик.

На заключительном этапе проекта будет проведена комплексная математическая обработка полученных результатов. На основе совокупности биологических и генетических показателей планируется определить безопасные уровни воздействия различных видов микропластика с использованием специализированного программного обеспечения.

Кроме того, исследователи намерены оценить интегральный показатель генетического риска микропластиков для биоты и человека. Это позволит сформировать научные подходы к более точной оценке экологической опасности загрязнения окружающей среды пластиковыми микрочастицами.

Научная новизна проекта заключается в комплексном изучении генотоксичности и мутагенности микропластиков одновременно на микробиологических, растительных и животных тест-системах. Такой подход позволяет сопоставить воздействие микропластиков на различных биологических и трофических уровнях и получить более целостную картину их потенциальной опасности.

Особенностью исследования является также определение факторов, влияющих на генетическую активность микропластиков. Среди них рассматриваются размер частиц, их химический состав и продолжительность воздействия на живые организмы.

Практическая значимость проекта связана с возможностью использования полученных результатов для развития систем экологического и генетического мониторинга. Научные данные могут быть востребованы при разработке подходов к контролю загрязнения окружающей среды микропластиками и дальнейшем совершенствовании санитарно-гигиенических нормативов.

Результаты исследования могут представлять интерес для природоохранных организаций, научно-исследовательских учреждений, университетов, специалистов в области экологии и экологического мониторинга.

По итогам проекта планируется публикация научных результатов в отечественных и международных рейтинговых изданиях, а также их представление на международных конференциях и научных симпозиумах.

Результаты исследования позволят расширить научные знания о долгосрочном воздействии микропластиков на генетический материал живых организмов, глубже оценить потенциальные риски для экосистем и человека и сформировать новые подходы к обеспечению экологической безопасности.

Исследование ученых КазНУ станет важным вкладом в развитие современных научных подходов к изучению загрязнения окружающей среды микропластиками и поиску научно обоснованных решений в области охраны природы и экологической безопасности.