Влияние нелокальной активации и пара-состояний фазы ассоциированной воды на продолжительность жизни гидробионтов Daphnia magna

Введение. Работа посвящена изучению влияния магнитного состояния фазы ассоциированной воды, представленной аморфными льдами с изменённым соотношением изомеров в сторону увеличения доли para-воды, и нелокальной активации воды на основе технологии нелокального квантового сопряжения воды c производственным активирующим процессом, на показатели жизнедеятельности гидробионтов Daphnia magna.

Материал и методы. Исследования осуществлялись с использованием нелокально активируемой питьевой воды «Si» и концентрата para-воды, приготовленного в гипомагнитных условиях при остаточной плотности магнитного потока не более 20 нТл по технологии производителя. Концентрат para-воды вносился в среду развития гидробионтов в соотношении 9 мл на 1 л исследуемой воды.

Для получения потомства использовались особи, выводимые на отстоянной водопроводной воде (1-е поколение), и особи, выведенные на воде «Si», – 2-е поколение. Однодневные особи Daphnia magna помещались в количестве 20 шт./л исследуемой воды и весь жизненный цикл содержались в оптимальных условиях: климатостат Р-2 (температура – 20 ± 1 °С, освещённость – 1200–2500 люкс, фотопериод  – 12/12 час). Кормление дафний осуществлялось микроводорослью Chlorella, выращенной на среде «Тамийя»-50% с плотностью D = 0,65–0,72.

Результаты. Продолжительность жизни гидробионтов Daphnia magna в нелокально активируемой среде жизнедеятельности (воде «Si») увеличивается в среднем на 38 сут в первом поколении и на 50 сут – во втором поколении, а в среде с потенцирующей добавкой para-ассоциатов воды на 58 сут (первое поколение) и 41 сут (второе поколение). Показатели продолжительности жизни гидробионтов находятся в отрицательной корреляционной зависимости с изменениями значений окислительно-восстановительного потенциала (Еh) среды развития гидробионтов – k_корр. = –0,993 (1-е поколение). Нелокальная активация воды и спин-модификации её ассоциированной фазы para-изомерами демонстрируют увеличение продуктивности гидробионтов:

• в нелокально активируемой воде – в 1,2 (1-е поколение) и 2,68 (2-е поколение);
• в нелокально активируемой воде с добавкой para-воды – в 1,39 (1-е поколение) и 1,97 (2-е поколение) раза.

Заключение. Из результатов исследования следует, что определяющим фактором среды развития гидробионтов является её квантовое сопряжение с источниками электронов во внешней среде. Это предопределяет значимость квантового сопряжения воды с природными экосистемами, влияющего на клеточный метаболизм. Спиновая para-модификация фазы ассоциированной воды приводит к дополнительному увеличению продолжительности жизни гидробионтов в первом поколении. Во втором поколении влияние para-воды сопровождается некоторым снижением как продолжительности жизни гидробионтов, так и их продуктивности.

1. Авдеева Л.В., Кольтовер В.К. Ядерный спиновый катализ в живой природе. Вестник Московского университета. Химия. 2016; 57 (3): 145-53.

2. Летута У.Г. Магнито-изотопные эффекты в клетках Е. сoli. Автореф. дис. … канд. физ.-мат. наук. Саратов; 2012. 24 с.

3. Шевченко У.Г., Авдеева Е.И., Бердянский В.Л. Биологические эффекты магнитного изотопа 25Mg в клетках Е. сoli. Химическая физика. 2012; 31 (7): 1-18.

4. Кольтовер В.К., Шевченко У.Г. и соавт. Магнито-изотопический эффект магния в живой клетке. Доклады Академии наук. 2012; 442 (2): 272-4.

5. Buchachenko A.I. Magnetic isotope effects in chemistry and biochemistry. New York: Nova Science Publishes; 2009. 149 p

6. Киприянов А.А. Неравновесные и многочастичные магнитно-спиновые эффекты в радикальных реакциях. Дис. … канд. физ.-мат.наук. Новосибирск; 2014

7. Nelson D.L., Cox M.M. Lehninger Principles of Biochemistry. N.Y.: 2008. 1100 p.

8. Pershin M. Two-liquid water. Physics of Wave Phenomena. 2005; 13: 192-208.

9. Pershin S.M. Harmonic oscillations of the concentration of H-bonds in liquid water. Laser Phys. 2006; 16: 1184-90.

10. Гиберт К.К., Стехин А.А., Яковлева Г.В., Сульина Ю.С. Сохранение электрон-донорных свойств воды. Гигиена и санитария. 2015; 3: 97-100

11. Andreev S.N., Makarov V.P., Tikhonov V.I., Volkov A.A. Ortho and para molecules of water in electric field. Chemical Physics. 2007, 4: 4-8

12. Методические рекомендации по установлению предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ для воды рыбохозяйственных водоёмов. М.: ВНИРО; 1986.

13. Куприянов Р.В., Жданов Р.И. Стресс и аллостаз: проблемы, перспективы и взаимосвязь. Журнал высшей нервной деятельности. 2014; 64 (1): 21-31.

14. Stekhin A., Yakovleva G., Pronko K., Zemskov V. Water as the main regulator of intracellular processes. Clin Pract. 2018; 15 (5): 841-55. https://doi.org/10.4172/clinical-practice.1000418

15. Asselman J., Pfrender M.E., Lopez J.A., De Coninck D.I. Conserved transcriptional responses to cyanobacterial stressors are mediated by alternate regulation of paralogous genes in Daphnia. Mol Ecol. 2015; 24 (8): 1844-55.

16. Малафеева Е.Ф., Шалашова О.В. Гидробионты как маркёры экологического состояния озёр Пустынского природного комплекса. Современные научные исследования и инновации. 2014; 8 (1). [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/08/37314 (дата обращения: 25.03.2019).

17. Кузнецов В.А. Астатичность факторов среды как экологический оптимум для гидробионтов. Дис. … д-ра биол. наук; 2005. 320 с.

18. Potekhin S.A., Khusainova R.S. Spin-dependent absorption of water molecules. Biophys Chem. 2005; 118: 84-7.

19. Ben-Naim A. Molecular recognition-viewed through the eyes of the solvent. Biophys Chem. 2002; 101-2: 309-19.

20. De Oliveira G.A.P., Silva J.L. A hypothesis to reconcile the physical and chemical unfolding of proteins. Proceedings of the National Academy of Sciences. Published online. 2015; E2775-E2784.

21. Nucci N.V., Pometun M.S., Wand A.J. Mapping the hydration dynamics of ubiquitin. J Am Chem Soc. 2011; 133: 12326-9.

22. Librizzi F., Carrotta R., Peters J., Cupane A. The effects of pressure on the energy landscape of proteins. Sci Rep. 2018; 8: 2037.

23. Urquidi C.J., Benmore J., Neuefeind B., Tomberli C.A., Tulk M., Guthrie P.A. et al. Isotopic quantum effects on the structure of low density amorphous ice. J Phys Condens Matter. 2003; 15: 3657-64.

24. Best R.B., Miller C., Mittal J. Role of solvation in pressure-induced helix stabilization. J Chem Phys. 2014; 141: 22D522.

25. Capponi S., Heyden M., Bondar A.-N., Tobias D.J., White S.H. Anomalous behavior of water inside the SecY translocon. PNAS. 2015; 112: 9016-21.

26. Xu Y., Havenith M. Perspective: Watching low-frequency vibrations of water in biomolecular recognition by THz spectroscopy. J Chem Phys. 2015; 143: 170901.

27. Vaillant C., Althorpe S.C., Wales D.J. Path integral energy landscapes for water dimer. J Chem Theory Comput. (2019) Article in press. https://doi.org/10.1021/acs.jctc.8b00675

28. Martin D.R., Matyushov D.V. Dipolar Nanodomains in Protein Hydration Shells. J Phys Chem Lett. 2015; 6: 407- 12. https://doi.org/10.1021/jz5025433

29. Saha D., Supekar S., Mukherjee A. Distribution of Residence Time of Water Around DNA Base Pairs: Governing Factors and the Origin of Heterogeneity. J Phys Chem B. 2015; 119: 11371- 81. https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.5b03553

30. Lavery R., Maddocks J.H., Pasi M., Zakrzewska K. Analyzing Ion Distributions Around DNA. Nucleic Acids Res. 2014; 42: 8138-49. https://doi.org/10.1093/nar/gku504

31. Meisburger S.P., Pabit S.A., Pollack L. Determining the Locations of Ions and Water around DNA from X-Ray Scattering Measurements. Biophys J. 2015; 108: 2886-95. https://doi.org/10.1016/j.bpj.2015.05.006