Понятие о биотестировании

Биотестирование и биоиндикация – это два важных исследовательских приема, в которых о качестве среды, о факторах, воздействующих на эту среду, судят по выживаемости, продуктивности, поведению, а также по различным физиологическим параметрам живых организмов. Биотестирование подразумевает использование живых организмов, специально помещаемых в данную среду, а биоиндикация – живых организмов, естественным образом обитающих в данной среде.

В последние 5-10 лет особое внимание уделяется методам биологического мониторинга, которые основаны на использовании живых организмов, особенно чувствительных к конкретным химическим веществам. Использование этих методов не требует больших экономических затрат, а так же позволяет оценить качество среды в случаях, когда количественное содержание загрязнителя может быть определено каким-либо методом, но отсутствуют сведений о биологической активности загрязнителя.

Процесс биотестирования начинается с перевода исследуемого образца в состояние, удобное для проведения эксперимента, то есть получения действующей формы, после чего осуществляют ее контакт с тест-системой. Таким образом биотесты – это выполняемые по определенной схеме и в определенных условиях испытания действия того или иного вещества (или смеси веществ) на организмы, путем регистрации одного или нескольких биологических или физиолого-биологических показателей состояния тест-объекта. К биотестированию предъявляют определенные требования, например дифференциальное применение (в зависимости от характера и концентрации загрязняющих веществ), использование простых биотестов, сочетание их с химико-аналитическими методами и применение аппаратурного контроля за процессом биотестирования.

В некоторых государствах существуют определенный набор тест-объектов для биотестирования (например во Франции – это дафнии).

Интергальную оценку качества почв возможно осуществлять при помощи методов биотестирования, которые в основном разработаны для природных, питьевых и сточных вод. В качестве наиболее распространенных тест-объектов используют пресноводных рачков Daphnia magna, инфузорий, микробные биосенсоры, гранулированную сперму быков, пыльцевые трубки и др. Однако в силу специфики содержания тест-культур, не все методы биотестирования можно использовать в качестве оперативных.

В нашей стране активно проводятся научные разработки методов биологической диагностики почвенного раствора. В качестве количественного критерия степени загрязненности почвенного раствора предлагается использовать показатель интенсивности размножения “почвенных гидробионтов ” – инфузорий и водорослей (Яковлев, 1997).

Аппаратурное окончание в биотестировании в определенной степени снижает субъективный оценочный фактор.

В качестве тест-объектов используются различные животные, при этом норма реакции у разных групп животных на внешние воздействия зависит от уровня организации организма. У парамеций реакция организма на внешние воздействия осуществляется на клеточном уровне. Поскольку парамеции, например, Paramecium caudatum, не имеют хитиновой оболочки, норма их реакции на внешние воздействия довольно высока. Кроме того культура парамеций культивируется и стандартизируется.

Приведем пример некоторых методов биотестирования:

Светящиеся бактерии. Тест-система люминесцентных бактерий реагирует на токсичные соединения разнообразной химической природы – металлы, фенолы, углеводороды, пестициды, микотоксины и др. – с порогом определения порядка 0,01 мг/л и предназначается для контроля токсичности воды и водных вытяжек различных объектов окружающей среды.

Культура инфузорий тетрахимена. Авторами метода была выявлена высокая чувствительность инфузорий к неблагоприятным факторам внешней среды и химическим веществам – тяжелым металлам, канцерогенам, гербицидам и др.

Сперма крупного рогатого скота. Биотестирование на сперматозоидах быка рекомендуется как самостоятельный экспресс метод для оценки вновь разрабатываемых изделий и продуктов и указывается, что при отсутствии токсичности водной вытяжки в тесте со спермой быка исследуемая продукция является безопасной для использования населением.

Также используются многоклеточные представители водной фауны – дафнии и рыбы, что нашло отражение в Методических рекомендациях по применению методов биотестирования для оценки качества воды в системах хозяйственно-питьевого водоснабжения. [6]

При использовании для биотестирования различных тест-обьектов возникают проблемы:

- нечувствительность тест-объектов к токсичным для человека концентрациям многих химических соединений;

- проблема гипердиагностики опасности загрязнения веществами, малотоксичными для человека, но высокотоксичными для тест-объекта.

Поэтому любые рекомендации в методических документах или научных публикациях по практическому использованию того или иного тест-объекта в целях обеспечения безопасности населения должны обязательно сопровождаться информацией о том, какие именно химические соединения и в каких концентрациях реально могут быть обнаружены по реакции биотеста.