CC BY
25
УДК 591.112: 594.124
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ЖИДКИХ БИОСРЕД (НА ПРИМЕРЕ СЛИЗИ МОДЕЛЬНОГО ОБЪЕКТА - ВИНОГРАДНОЙ УЛИТКИ) И ВОДЫ КАК ИНДИКАТОРЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ КОСМОФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
В.В. Цетлин, В.М. Макеева, А.В. Смуров, С.С. Мойса, С.А. Савчуков1
Измерение электрохимических параметров воды и внутренней жидкой биосреды организмов (на примере слизи виноградной улитки Helixpomatia L.) проведено с помощью амперометрического метода. Впервые экспериментально показано, что на фоне непрерывного ритмического воздействия космофизических факторов гравитационное воздействие Луны (в момент прохождения через перигей), планет (в моменты кульминации), земной приливной волны и других факторов, может кратковременно резко изменять электрохимические параметры воды и внутренней жидкой среды организмов в электрохимических ячейках, которые определяют биоэлектрический окислительно-восстановительный потенциал клеток и тканей. Экспериментально зарегистрировано резкое изменение амплитуды сигнала измеряемых величин на 10-30 % за короткий промежуток времени (1-5 минут). Обоснована необходимость учёта выявленных изменений электрохимических параметров воды и жидких биосред под воздействием космо- и геофизических факторов при интерпретации результатов медицинской диагностики и экспериментальной биологии.
Ключевые слова: вода, жидкая биосреда, электрохимические параметры, индикаторы, космофизические факторы.
ELECTRO-CHEMICAL PARAMETERS OF WATER MEDIUM (EXAMPLIFIED BY A GRAPE SNALE HELIX POMATIA L.) AND WATER AS INDICATORS OF THE EFFECTS OF COSMO-PHYSIC FACTORS
V.V. Tsetlin1, V.M. Makeeva2, A.V. Smurov2, S.S. Moisa1, SA. Savchukov1
1 State scientific center of the Russian Federation, Institute of Biomedical Problems of the Russian Academy of Sciences, 2 Lomonosov Moscow State University (Earth science museum)
The article describes a method for measuring electrochemical parameters of water in a two-electrode cell used to measure electrochemical parameters of water and liquid medium of living organisms. It is for the first time that it was found experimentally, that, with the impact of the cosmophysical factors being constant, the electrochemical parameters of water and the liquid mediums of living organisms can be altered by the gravity of the Moon (at the moment of passing through perigee), planets (at the culmination) and as well as by the Earth's tidal waves, which determines the bioelectrical redox potential of cells and tissues. During the experiment the authors recorded a sharp change in signal amplitudes of measured values (by 10-30 %) in short time (1-5 minutes).
1 Цетлин Владимир Владимирович - д.т.н., зав. лабораторией Института медико-биологических проблем РАН, [email protected]; Макеева Вера Михайловна - д.б.н., в.н.с. Музея землеведения МГУ, vmmakeeva@yandex. ru; Смуров Андрей Валерьевич - д.б.н., проф., директор Музея землеведения и Экоцентра МГУ, [email protected]. ru; Мойса Светлана Степановна - д.б.н., с.н.с. Института медико-биологических проблем РАН, butalana07@list. ru; Савчуков Сергей Алексеевич - инженер, [email protected].
Жизнь Земли 40(3) 2018 301-307 301
The authors managed to justify the necessity of recording of the detected changes of the electrochemical parameters of water and liquid biological media under the influence of cosmo- and geophysical factors when interpreting the results of medical diagnostics and experimental biology.
Keywords: water, liquid medium, electrochemical parameters, indicators, cosmophysical factors.
Введение. При изучении физиологических и поведенческих характеристик организмов значительный интерес представляет физиологический эффект воздействия на них космо- и геофизических факторов, которые влияют на окислительную способность воды, играющей ведущую роль в возникновении биоэлектрического потенциала клеток и тканей животных и растительных организмов. Поддержание стабильности (гомеостаза) биоэлектрических окислительно-восстановительных потенциалов клеток и тканей является ключевым моментом для стабильного протекания всех биохимических реакций в организме. Резкое нарушение биоэлектрических окислительно-восстановительных потенциалов клеток и тканей может привести к нарушению электрохимического сопряжения процессов окисления и фосфорилирования в элек-тронпереносящих (дыхательных) цепях митохондрий и хлоропластов, что может привести к нарушению метаболизма и неадекватным физиологическим реакциям живых организмов.
Изучение динамики подвижности ряда гидробионтов (простейших и рыб) [3, 9], всхожести и роста высших растений [4], онтогенеза моллюсков [5] позволило установить, что животные и высшие растения обладают способностью изменять своё физиологическое состояние и биохимические параметры биологических жидкостей [10] под воздействием сверхслабых факторов окружающей среды: природного радиационного (корпускулярного и электромагнитного) фона. Ранее высокую чувствительность живых систем и воды к воздействию перечисленных факторов отмечали А.Л. Чижевский [8] и Г. Пиккарди [6].
Несмотря на достаточно широкий круг работ по исследованию динамики электрохимических параметров воды и изучению физиологического и биохимического эффекта живых организмов на постоянное ритмическое воздействие сверхмалых доз электромагнитного излучения, до сих пор не был экспериментально выявлен факт резкого изменения электрохимических параметров (появления сильных вариаций токов, смещения потенциала) воды и внутренней жидкой среды живых организмов, строго совпадающий с расчётным временем воздействия космо- и геофизических факторов, таких как Луна, Солнце, планеты Солнечной системы, земная приливная волна и другие.
Целью настоящего исследования являлось изучение электрохимических эффектов воздействия этих космо- и геофизических факторов на воду и внутреннюю жидкую среду организмов (жидкую биосреду) на примере модельного объекта.
Материалы и методы. В качестве модельного объекта использован наземный брюхоногий моллюск - виноградная улитка Helix pomatia L. В экспериментах использовались взрослые особи с оформленным устьем, собранные в ботаническом саду МГУ им. М.В. Ломоносова на Воробьёвых горах (Москва). В статье приведены некоторые результаты из серии опытов, проведённых в 2016 г. (март-июль).
Методика получения слизи улитки. Слизь для проведения эксперимента получали от живой улитки путём раздражения втянутого тела улитки в области устья тонким шпателем. Для проведения эксперимента полученную слизь разводили водой высокой очистки (удельная проводимость 0,1-0,2 мкС/см2) в соотношении 1:3.
Методика проведения эксперимента. Измерение динамики электрических токов и окислительно-восстановительных параметров воды и внутренней жидкой среды (слизи) виноградной улитки проводили в двухэлектродных электрохимических ячейках с помощью амперометрического метода [2].
В основе экспериментальной методики лежат следующие явления. В воде, заполняющей измерительные ячейки, под действием электромагнитного излучения, поступающего из окружающей среды, постоянно и непрерывно происходит активация водных молекул. Поглощение энергии вызывает изменение концентраций носителей тока - ионов водорода, гидроксония, гидроксид-иона и других заряженных комплексов, образованных из молекул воды [1].
Для проведения эксперимента использовались стеклянные ячейки объёмом 30 мл. Индикаторные электроды изготавливались из пищевой нержавеющей стали размером 15x0,8x1 мм. Расстояние между электродами 15 мм.
Электрохимические параметры воды и жидкой биосреды в электрохимических ячейках исследовались с помощью оригинального потенциостата 1БС-ш1кго, разработанного в Институте физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина [1, 2]. Прибор позволяет проводить измерения токов с заданным промежутком времени, что даёт возможность проводить мониторинг эффектов, вызванных перемещением небесных тел (Солнца, Луны и планет Солнечной системы) и воздействием геофизических факторов и фиксировать эти эффекты в виде графиков. На графике по оси ординат расположен логарифм силы тока, по оси абсцисс - напряжение. Расчёт времени движения планет и приливных волн произведён на основе ньютоновской теории гравитации [7].
Равновесный потенциал воды (при нулевом токе) составлял 1-1,3 В. В момент опыта подавалось напряжение, которое изменялось в автоматическом режиме от 0 до 2,5 В.
Вариации электрических токов фиксировались как в «невозмущённом» состоянии литосферы, ионосферы и атмосферы, так и в момент изменённого приливными волнами состояния геосфер.
Результаты и обсуждение. Для выявления эффекта воздействия космофизиче-ских факторов [2] проводилось сравнение электрохимических параметров исследуемых жидкостей в электрохимических ячейках, а также анализ графических картин вариаций электрических токов в «невозмущённом» состоянии литосферы, ионосферы и атмосферы и в момент воздействия конкретных космофизических и геофизических факторов. Зарегистрированный факт появления вариаций токов и смещения равновесного потенциала в электрохимических ячейках строго совпадает с расчётным временем движения планет. Так, ниже в качестве примера приведены результаты наблюдений, проведённых 28.06.2016 г. и 27.07.2016 г., в период активного воздействия космо- и геофизических факторов.
На рис. 1 приведены результаты измерений динамики электрических токов в «невозмущённом» состоянии геосфер: для чистой воды (рис. 1А) в 15 час. 33 мин. 53 сек. 28.06.2016 г.; водного раствора слизи виноградной улитки (рис. 1Б) в 17 час. 43 мин. 53 сек. 28.06.2016 г. [10].
Эффект вариации электрических токов в водном растворе слизи виноградной улитки зафиксирован в момент изменённого приливными волнами состояния геосфер: во время захода Меркурия (рис. 2А) в 17 час. 50 мин. 44 сек. 28.06.2016 г., во время влияния земной приливной волны (рис. 2Б) в 18 час. 09 мин. 28 сек. 28.06.2016 г., в мо-
Е, гаУ
Рис. 1А. Динамика электрических токов в «невозмущённом» состоянии геосфер для чистой воды в 15 час. 33 мин. 53 сек. 28.06.2016 г.
Рис. 1Б. Динамика электрических токов в «невозмущённом» состоянии геосфер для водного раствора слизи виноградной улитки в 17 час. 43 мин. 53 сек. 28.06.2016 г.
мент нижней кульминации Луны (рис. 3А) в 18 час. 51 мин. 56 сек. 27.07.2016 г. В ячейках с водой был зафиксирован момент прохождения Луны через перигей (рис. 3Б) в 17 час. 00 мин. 27.07. 2016 г. Измерения проведены в геоцентрической системе координат.
Аналогичные эффекты обнаружены во время действия многих других космо- и геофизических факторов. Например, эффект сильной вариации электрических токов и смещение напряжения в ячейках с водным раствором слизи виноградной улитки зафиксирован в момент кульминации Юпитера в 17 час. 48 мин. 28.06.2016 г., а также во время астрономического захода Солнца (18 час. 31 мин. 15 сек. 28.06.11 г.).
В момент гравитационного возмущения геосфер обнаружено смещение равновесного потенциала в межэлектродном пространстве. Размах смещения напряжения составляет от 1000 до 120 мВ относительно равновесного состояния (700 мВ). Одновременно во всех зафиксированных случаях наблюдались всплески и прерывание электрического тока: например, продолжительностью 11 сек. (рис. 2А) и 5 сек. (рис. 2Б).
Е, тУ
Рис. 2А. Вариации электрических токов в водном растворе слизи виноградной улитки во время захода Меркурия в 17 час. 50 мин. 44 сек. 28.06.2016 г.
Е, тУ
Рис. 2Б. Вариации электрических токов в водном растворе слизи виноградной улитки во время влияния земной приливной волны в 18 час. 09 мин. 28 сек. 28.06.2016 г.
Е, тУ
Рис. 3А. Вариации электрических токов в ячейках с водным раствором слизи виноградной улитки, зарегистрированные в момент нижней кульминации Луны 18 час. 51 мин. 56 сек. 27.07.2016 г.
Е, тУ
Рис. 3Б. Вариации электрических токов в ячейках с водой, зарегистрированные в момент прохождения Луны через перигей, в 17 час. 00 мин. 27.07. 2016 г.
Разброс амплитуды (рис. 2А) составляет от -100 % до 200 %, на рис. 2Б амплитуда превышает фон на 150 %, что, возможно, обусловлено активацией воды. Под активацией воды подразумевается усиление её электроннодонорных и электронноакцепторных свойств, выражающихся в обмене энергии между водой с веществом электрода или биосреды на основе переноса свободных электронов [1].
В целом результаты проведённых экспериментов выявили, что влияние приливных гравитационных волн в атмосфере и ионосфере, а также приливных процессов в литосфере, может кратковременно резко изменять оксидантное состояние воды и жидкой среды живых организмов, от которого зависит биоэлектрический потенциал клеток и тканей, необходимый для поддержания метаболизма живых организмов. Зарегистрированный факт появления сильных вариаций токов в электрохимических ячейках строго совпадает с расчётным временем движения планет.
Экспериментально зафиксированные изменения электрохимических параметров в электрохимических ячейках (на примере внутренней жидкой среды модельного объекта - виноградной улитки) предлагается трактовать как сформировавшийся в процессе эволюции электрохимический механизм поддержания гомеостаза организмов как живых систем, находящихся под постоянным воздействием космо- и геофизических факторов.
Изменение электрохимических параметров воды и внутренней жидкой среды организма, свидетельствующее об изменении оксидантного состояния воды, участвующей в регуляции биоэлектрических окислительно-восстановительных потенциалов клеток и тканей организмов, позволяет предположить возможность изменения адекватных физиологических реакций живых организмов, особенно в случае длительного и интенсивного воздействия космо- и геофизических факторов.
Обнаруженный факт резкого изменения электрохимических параметров воды и жидких биосред под воздействием космо- и геофизических факторов необходимо учитывать при интерпретации результатов медицинской диагностики и экспериментальной биологии, а также при разработке профилактических мер снижения неблагоприятного воздействия космо- и геофизических факторов для экипажей самолётов,
космических кораблей и населения. Вероятность получения искажённого гравитационным воздействием результата лабораторных и медицинских исследований составляет 1,5-10 % времени в течение суток, т. е. от 20 минут до 2,5 часов (в зависимости от используемой методики измерений). Аналитический учёт времени проявления резкого изменения электрохимических параметров воды и жидких биосред позволит значительно увеличить достоверность измерений в биологических исследованиях и медицинской диагностике. Для выявления физических и биологических механизмов экспериментально открытых явлений требуется проведение дополнительных исследований.
Таким образом, в ходе экспериментов было зафиксировано, что на фоне непрерывного ритмического воздействия космофизических факторов (сверхслабого электромагнитного излучения радиодиапазона с плотностью мощности 10-8 - 10-10 Вт/см2) в динамике электрических токов в ячейках наблюдались кратковременные изменения (всплески, прерывание токов, смещение равновесного потенциала) в моменты прохождения места наблюдения (Москва) при суточном вращении Земли, совпадающие с изменениями гравитационных полей Солнца, Луны и планет солнечной системы. Вариации токов в экспериментальных средах зафиксированы также в моменты геофизических факторов (приливной волны в земной коре).
ЛИТЕРАТУРА
1. Цетлин В.В. Исследование реакции воды на вариации космофизических и геофизических факторов окружающего пространства // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2010. № 6. С. 26-31.
2. Цетлин В.В., Макеева В.М, Смуров А.В., Мойса С.С., Савчуков С.А. Электрохимические параметры воды и водной среды живых организмов как индикаторы воздействия космофизических факторов // Биодиагностика и оценка качества природной среды: подходы, методы, критерии и эталоны сравнения в экотоксикологии: Мат. Межд. симпозиума и школы МГУ, 25-28 октября 2016 г. М.: ГЕОС, 2016. С. 252-262.
3. Lebedeva N.E., Kiseleva Yu. V., Sergeeva S.Yu., Ryzhkin, S.A., Ryzhkina I.S., Konovalov A.I. Effect of highly diluted aqueous solutions and weak physical fields on the behavior of aquatic organisms // International scientific forum Butlerov Heritage. 2015 (English preprint). P. 8-18.
4. Moisa S.S., Tsetlin V.V., Levinskich M.A., Nefedova E.I. Low Doses of Ionized Radiation and Hypomagnetic Field Alter Redox Properties of Water and Physiological Characteristics of Seeds of the Highest Plants // J. Biomedical Science and Engineering, 2016. V. 9, № 8. P. 410-418 (http://dx.doi. org/10.4236/jbise.2016.98036).
5. Moisa S.S., Zotin A.A., Tsetlin V.V. The embryonic development of great Ramshorn Planorbarius corneus under the hypomagnetic field // Amer. J. of Life Sciences. Special Issue: Space Flight Factors: From Cell to Body. 2015. V. 3, № 1-2. P. 25-31. DOI: 10.11648/j.ajls.s.2015030102.15.
6. Piccardi G. The problem of the relationship between special and terrestrial phenomena and chemical tests Atti della Fondazione Giorgio Ronchi. Anno XVI (Marzo - Aprile. 1961. Firenze). 1961. № 2. P. 109-121.
7. Sidorenkov N.S. The interaction between Earth rotation and geophysical processes. Wiley-VCH Veriag GmbH&Co. KGaA (Weinheim, Germany), 2009. 317 p.
8. Tchijevsky A.L. Physical factors of the historical process. 1922. Kaluga. Russia. 72 p.
9. Tushmalova N.A., Lebedeva N.E., Igolkin Yu.V., Sarapultseva E.I. Spirostomum ambiguum as a bioindicator of aquatic Environment Pollution // Moscow University biological sciences bulletin (Allerton press: New York). 2014. V. 69, №. 2. P. 67-70.
10. UshakovI.B., Tsetlin V.V., Moisa S.S. Reaction of water and living systems under the chronic effect of ionized radiation in low doses // J. Biomedical Science and Engineering. 2012. V. 5. P. 771-778. DOI:10.4236/jbise.2012.512A097 (http://www.SciRP.org/journal/jbise/).
REFERENCES
1. Tsetlin V.V. Investigation of water reaction on the variations of cosmophysical and geophysical factors of the surrounding space. Aviakosmicheskaya i ecologicheskaya Meditsina. 6, 26-31 (2010) (in Russian).
2. Tsetlin V.V., Makeeva V.M., Smurov A.V., Moisa S.S, Savchukov S.A. Electrochemical parameters ofwater and aquatic environment ofliving organisms as indicators of cosmophysical factors influenceю. Biodiagnostics and assessment of environmental quality: approaches, methods, criteria and comparison standards in ecotoxicology: Mat. Int. Symposium and School of the Moscow State University, October 25-28, 2016. P. 252-262 (Moscow: GEOS, 2016) (in Russian).
3. Lebedeva N.E., Kiseleva Yu. V., Sergeeva S.Yu., Ryzhkin, S.A., Ryzhkina I.S., Konovalov A.I. Effect of highly diluted aqueous solutions and weak physical fields on the behavior of aquatic organisms. Int. sci. forum Butlerov Heritage (Engl. preprint). P. 8-18 (2015).
4. Moisa S.S., Tsetlin V.V., Levinskich M.A., Nefedova E.I. Low Doses of Ionized Radiation and Hypomagnetic Field Alter Redox Properties of Water and Physiological Characteristics of Seeds of the Highest Plants. J. Biomedical Science and Engineering, 9 (8), 410-418 (2016) (http://dx.doi.org/10.4236/ jbise.2016.98036).
5. Moisa S.S., Zotin A.A., Tsetlin V.V. The embryonic development of great Ramshorn Planorbarius corneus under the hypomagnetic field. American Journal of Life Sciences. Special Issue: Space Flight Factors: From Cell to Body. 3 (1-2), 25-31 (2015). DOI: 10.11648/j.ajls.s.2015030102.15.
6. Piccardi G. The problem of the relationship between special and terrestnial phenomena and chemical tests Atti della Fondazione Giorgio Ronchi. Anno XVI. 1961. 2, 109-121 (Marzo-Aprile 1961, Firenze).
7. Sidorenkov N.S. The interaction between Earth rotation and geophysical processes. 317 p. (Wiley-VCH Verlag GmbH&Co. KGaA, Weinheim, Germany, 2009).
8. Tchijevsky A.L. Physical factors of the historical process. 72 p. (Kaluga, Russia, 1922).
9. Tushmalova N.A., Lebedeva N.E., Igolkin Yu.V., Sarapultseva E.I. Spirostomum ambiguum as a bioindicator of aquatic Environment Pollution. Moscow University biological sciences bulletin. 69 (2), 67-70 (New York: Allerton press, 2014).
10. Ushakov I.B., Tsetlin V.V., Moisa S.S. Reaction of water and living systems under the chronic effect of ionized radiation in low doses. J. Biomedical Science and Engineering. 5, 771-778 (2012). D0I:10.4236/jbise.2012.512A097 (http://www.SciRP.org/journal/jbise/).
