Биохимические основы адаптации

Адаптация - одно из наиболее общих и широко применяемых биологических ионятий. Именно благодаря своей широте и многоплановости проблема адаптации утратила четкие границы. Между тем общие закономерности адаптивных процессов, очевидно есть.

Построение общей теории адаптации потребует установления общих закономерностей адаптивных процессов на всех уровнях биологической организации. Если такие закономерности будут установлены, то пути становления и развития биологической организации получат новое освещение, расширятся возможности прогнозирования эволюции отдельных видов и экосистем.

Формы адаптаций, как биологического явления, многообразны, как и многообразны подходы к ее изучению. В современной биологии накоплено огромное количество материала, посвященного описанию адаптаций организмов к различным условиям обитания. Как правило, проблема адаптации решается методами классической, «описательной», биологии. Между тем любые изменения физиологии и морфологии организмов имеют биохимическую основу, а биохимические адаптации не менее разнообразны, чем внешние адаптивные признаки.

Известны работы по проблемам стратегии биохимической адаптации (Хочачка, Самеро, 1977, 1988), посвященные оценке влияния отдельных факторов среды в постановочных опытах (температура, рН, осмотическое давление и т.д.) на конкретные ферменты обмена и дыхания. Выбор биохимических объектов для экологических исследований не всегда оправдан, так как их свойства могут зависеть от физиологического состояния животного.

Другим направлением в современных экологических исследованиях являются работы, посвященные оценке влияния ухудшающихся условий существования на функционирование живых систем. Использование при этом биохимических маркеров (глутатион, мсталлотсонеины, каратиноиды, ферменты углеводного обмена и т.д.) позволяет оценить степень клеточного повреждения под влиянием неблагоприятных факторов среды (Лукьянова, 2001).

Современный уровень развития естествознания убедительно доказывает, что в основе всех приспособительных изменений биологических систем лежат молекулярные процессы (Davies, Kratzer, 1996). В первую очередь на флюктуации параметров внешней среды реагируют ферменты. Особое место среди ферментов занимают холинэстеразы (ХЭ), которые по важности выполняемых ими функций относятся к конститутивным ферментам, а их свойства не зависят от физиологического состояния особи (Ленинджер, 1976; Эпштейн, 1992). В связи с ключевой ролью холинэстераз в процессе передачи нервного импульса модуляция активности фермента под действием различных соединений издавна является предметом исследования фармакологов, токсикологов, биохимиков. Однако работы, посвященные холинэстера-зам гидробионтов, касаются в основном свойств фермента некоторых видов головоногих моллюсков и ограниченного количества рыб (Бресткин и др., 1997). В последние годы активно развивается направление использования холинэстераз при оценке степени загрязнения среды обитания гидробионтов пестицидами (Caraville, 2000), фосфорорганическими соединениями (Рауепе et al., 1996) и солями тяжелых металлов (Somero, 1997). В то же время до настоящего исследования проблема определения механизмов биохимической адаптации холинэстераз гидробионтов не исследовалась.

В связи с указанным комплексное исследование свойств холинэстераз гидробионтов (субстратной специфичности, субстратно-ингибиторных свойств и хроматографических характеристик) различных таксономических рангов (млекопитающих, рыб, беспозвоночных) является актуальным. Установление закономерностей свойств холинэстераз от таксономического положения и среды обитания животного представляет интерес для науки и позволяет определить стратегию биохимической адаптации холинэргических систем у гидробионтов.

Целью исследования — комплексное изучение свойств холинэстераз и использование кинетических характеристик ферментативного катализа для определения стратегии биохимической адаптации у гидробионтов.