Используя живую рыбу, новый инструмент стал часовым для экологического загрязнения

Исследователи использовали чувствительность эмбрионов рыбы возрастом в несколько дней для создания инструмента, способного обнаруживать целый ряд вредных химических веществ. Технология измеряет скорость потребления кислорода развивающимися рыбами, которые чувствительны к загрязнителям и стрессовым условиям. Это позволяет выявить присутствие минимальных уровней токсичных веществ до того, как они причинят более очевидный и существенный вред. Система может использоваться в качестве раннего предупреждения об экологическом загрязнении или даже биологическом оружии.

В исследовании, опубликованном в журнале Environmental Science and Technology, система обнаружила присутствие нескольких распространенных загрязнителей, таких как широко используемый гербицид атразин, даже при уровнях, близких или ниже тех, которые Агентство по охране окружающей среды США считает допустимыми для питьевой воды. Это означает, что технология может помочь не только в мониторинге качества окружающей среды, но и в обеспечении соблюдения стандартов качества воды. Тестирование также зафиксировало заметные изменения в дыхательной активности эмбрионов рыб при присутствии тяжелого металла кадмия в концентрациях в 60 раз ниже предела, установленного EPA.

Технология использует волоконную оптику для быстрого мониторинга дыхания — процесса, который у рыб первым страдает от воздействия загрязнителей. Крошечный оптический электрод (оптрод) помещается рядом с отдельными эмбрионами, а его покрытие, меняющее флуоресценцию в зависимости от концентрации кислорода, позволяет проводить точные измерения. Используя самоссылочную методику, исследователи измеряли каждый эмбрион с загрязнителем и без, что повысило надежность результатов.

«Подобно тому, как вирус простуды атакует клетки до появления симптомов, рыбы и другие организмы подвергаются воздействию загрязнителей до видимых изменений в поведении. Наша технология обнаруживает ранее неопределимые изменения, действуя как система раннего предупреждения», — пояснил исследователь Маршалл Портерфилд.

Технология может быть адаптирована для работы с другими организмами, а её потенциальное применение разнообразно: от скрининга противораковых препаратов до полевого мониторинга. Прототип для полевых испытаний может быть готов в течение четырех лет.