БИОФИЗИКА, 2022, том 67, № 2, с. 244-249

МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОФИЗИКА

УДК 577.35. 57.08. 578.4 (262.5)

ВЛИЯНИЕ ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ

НА ИНФЕКЦИОННЫЙ ТИТР ЧЕРНОМОРСКИХ АЛЬГОВИРУСОВ

*Институт природно-технических систем РАН, Севастополь, 299011, ул. Ленина, 28

E-mail: solar-ua@ya.ru

**ФИЦ «Морской гидрофизический институт РАН», Севастополь, 299011, ул. Капитанская, 2

E-mail: gaysky@inbox.ru, sa.sholar@mail.ru

Поступила в редакцию 11.07.2021 г.

После доработки 18.12.2021 г.

Принята к публикации 21.12.2021 г.

Экспериментальным путем изучены изменения инфекционного титра штаммов черноморских

альговирусов трех видов микроводорослей (Tetraselmis viridis - штамм TvV-S21-1, Dunaliella viridis -

штамм DvV-S20-1 и Phaeodactylum tricornutum - штамм PtV-S20-1) после их пребывания в

постоянном однонаправленном магнитном поле с магнитной индукцией 60 мТл. Исследования

проводили с помощью разработанной лабораторной установки при продолжительности опытов от

24-72 ч до шести-восьми суток. Зафиксировано снижение инфекционного титра альговирусов

после магнитной нагрузки на один-два порядка (в 10-100 раз).

Ключевые слова: черноморские альговирусы микроводорослей Tetraselmis viridis, Dunaliella viridis и Phae-

odactylum tricornutum; постоянное однонаправленное магнитное поле; вирусный инфекционный титр.

DOI: 10.31857/S0006302922020065

Бурное развитие с конца XX века молодой на-

штабности численности и распространенности

уки - морской (водной) вирусологии - обозначи-

водных (морских) вирусов будут приводить к не-

ло ряд новых направлений, краткое описание ко-

предсказуемым последствиям с учетом их каскад-

торых было представлено в нашей публикации

ного воздействия на биогеохимические циклы,

[1]. И хотя значение природных водных (мор-

пищевые сети и метаболический баланс Мирово-

ских) вирусов, самых многочисленных среди гид-

го Океана [4, 5].

робионтов, в экологии гидросферы нашей Пла-

Одной из задач в изучении экологии водных

неты не подвергается сомнениям, оно изучено

вирусов является анализ воздействий экологиче-

пока недостаточно, а актуальность исследований

ских факторов на вирусную составляющую гид-

в этом направлении продолжает расти. По мне-

росферы, в том числе и на ее отдельных предста-

нию ученых, понимание роли вирусов в цикле ор-

вителей [1, 4]. Известно, что в естественных усло-

ганического углерода в гидросфере и в процессах

виях любой биологический объект находится в

функционирования морских пищевых цепей, как

повсеместном геомагнитном поле, основу кото-

и в биоразнообразии одноклеточных гидробион-

рого составляет относительно стабильное посто-

тов - хозяев водных (морских) вирусов - служит

янное магнитное поле (35 - 65 мкТл), изменения

основой для оценки стабильности морских эко-

которого (геомагнитные вариации) могут быть

систем и увеличивает предсказуемость воздей-

вызваны воздействием потока солнечной плазмы

ствий глобальных изменений на биогеохимиче-

(солнечного ветра), усиливающейся в годы повы-

ские процессы в Мировом Океане [2]. Так, роль

шения активности Солнца [6, 7]. В наших иссле-

вирусов гидросферы в экологии нашей Планеты

дованиях была впервые установлена негативная

четко обозначена уже в названии одной из работ

корреляция между численностью морских виру-

канадского ученого - «Морские вирусы - основ-

сов черноморского виропланктона и индексом

ные (главные) игроки в глобальной экосистеме»

солнечной активности, что, по всей видимости,

[3].

отражает причинно-следственные связи, обу-

Логично утверждать, что изменения в вирус-

словленные в том числе действием повышенного

ных сообществах водоемов, которые могут быть

в годы активного Солнца ультрафиолетового фо-

вызваны различными биотическими и, в особен-

на и увеличения значений геомагнитных вариа-

ности, абиотическими факторами, ввиду мас-

ций на примере геомагнитного индекса A_p [8, 9].

244

ВЛИЯНИЕ ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ

245

(а) - Схема разработанной на базе лаборатории гидрофизических и биоэлектронных измерительных систем и технологий

Центра экологического приборостроения и экоэнергетики Института природно-технических систем лабораторной

установки, создающей искусственное постоянное магнитное поле с магнитной индукцией 60 мТл; (б) - фотография

лабораторной установки.

По литературным данным известно о влиянии

биоэлектронных измерительных систем и техно-

постоянного магнитного и переменного электро-

логий Центра экологического приборостроения и

магнитного поля на репродукцию вирусов, на чем

экоэнергетики Института природно-технических

основаны и некоторые предложения по практи-

систем [15].

ческому применению этого физического фактора

Основа лабораторной установки - два жестко

[10-14]. Поскольку сведений о влиянии магнит-

закрепленных на расстоянии 5 см неодимовых

ного поля на представителей морской вирусной

магнитных диска (диаметром 50 мм и высотой 10

составляющей и в том числе на черноморские

мм), между которыми создается постоянное од-

альговирусы недостаточно, наши первые иссле-

нонаправленное магнитное поле с измеренным

дования были посвящены выявлению факта от-

значением магнитной индукции 60 мТл. В про-

ветной реакции по оценке инфекционного титра

странстве между магнитными дисками размеща-

черноморского альговируса микроводоросли Tet-

ли исследуемые (опытные) образцы изучаемых

raselmis viridis (штамм TvV-SI1) на дополнитель-

вирусных суспензий в стеклянных бактериологи-

ную магнитную нагрузку в условиях эксперимен-

ческих пробирках в объеме по 2.0 мл. Пребывание

та [15]. Полученные результаты свидетельство-

исследуемого материала в магнитном поле со-

вали о снижении инфекционного титра

ставляло от 24-48 ч до 6-8 суток. В качестве кон-

используемого в опыте штамма альговируса под

троля (без магнитной нагрузки) были использо-

воздействием магнитной нагрузки.

ваны образцы вирусных суспензий, размещен-

Целью наших дальнейших исследований, ре-

ные в условиях освещенности и температуры,

зультаты которых представлены в данном сооб-

идентичных с таковыми в условиях экспери-

щении, явилось изучение влияния магнитной на-

мента.

грузки (постоянного однонаправленного магнит-

Схема и фотография разработанной лабора-

ного поля) разной продолжительности на

торной установки, создающей искусственное по-

инфекционные титры штаммов альговирусов

стоянное магнитное поле, представлены на рис. 1.

трех видов черноморских микроводорослей.

С учетом того, что в проведенных и описанных

ранее экспериментах [15] предполагалось, что в

вирусной суспензии возможно содержание ин-

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

фицированных, но еще не лизированных клеток

Влияние однонаправленного постоянного

хозяина (микроводоросли), используемые вирус-

магнитного поля на вирусный титр черноморских

ные суспензии подвергали очистке от крупных

альговирусов изучали экспериментальным путем

частиц (не лизированных клеток) путем ультра-

с использованием лабораторной установки, со-

фильтрации через нитроцеллюлозные фильтры

зданной на базе лаборатории гидрофизических и

фирмы Sartorius (Германия) с диаметром пор

БИОФИЗИКА том 67

№ 2

2022

246

СТЕПАНОВА и др.

Показатели инфекционного титра трех черноморских альговирусов культур микроводорослей Tetraselmis viridis

(штамм TvV-S21-1), Dunaliella viridis (штамм DvV-S20-1) и Phaeodactylum tricornutum (штамм PtV-S20-1)

Длительность пребывания вирусной суспензии

Изменения инфекционного

Штамм изучаемого

изучаемого штамма альговируса в магнитном поле

титра в опыте по сравнению с

альговируса

(опыт) и инфекционный титр в IE/мл

контролем

24 ч

48 ч

72 ч

6-8 суток

Опыт

н/и

10³

10²

н/и

Снижение в 10 и в 100 раз

TvV-S21-1

через 48 и 72 ч

Контроль

н/и

10⁴

н/и

Опыт

10⁶

н/и

10⁵

Снижение в 10 и в 100 раз

DvV-S20-1

через 24, 72 ч и 6-8 суток

Контроль

10⁷

н/и

10⁷

Опыт

10⁶

н/и

10⁴

Снижение в 100 раз через 72 ч

PtV-S20-1

Контроль

н/и

и 6-8 суток

10⁶

Примечание: н/и - исследования не проводили.

300 нм. Таким образом, в методическую часть

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

экспериментов, описанных ранее [15], была вне-

сена корректировка. Ультрафильтрацию вирус-

Результаты экспериментов по изучению изме-

ных суспензий, в дальнейшем используемых как

нения инфекционного титра черноморских аль-

говирусов микроводорослей T. viridis (TvV-S21-1),

для опытных, так и для контрольных образцов,

D. viridis (DvV-S20-1) и P. tricornutum (PtV-S20-1)

выполняли с использованием стерильной уста-

представлены в таблице.

новки - шприца и фильтродержателя с нитроцел-

люлозными фильтрами.

Как можно видеть по представленным дан-

ным, в контрольных экспериментах для исследо-

Для титрования (определения инфекционного

ваний были использованы альговирусы с разны-

титра), в основе которого лежит десятикратное

ми первоначальными инфекционными титра-

разведение опытных и контрольных образцов

суспензий альговирусов, как описано в работе

ми - 10⁴, 10⁶ и 10⁷ инфекционных единиц в 1 мл

[16], применяли три жидкие культуры черномор-

(IE/мл) соответственно для штаммов TvV-S21-1,

ских микроводорослей: Tetraselmis viridis (Rouchi-

PtV-S20-1 и DvV-S20-1. Такие значения инфекци-

jajnen. R.E. Norris, Hori & Chihara, 1980), Dunaliel-

онных титров, используемых в экспериментах с

черноморскими альговирусами, приближены к

la viridis (Teodoresco, 1905) и Phaeodactylum tricor-

природным значениям в сезоны пика их числен-

nutum (Bohlin, 1897). Культуры были получены из

отдела экологической физиологии водорослей

ности [16]. Ранее было установлено, что в сохра-

няемых вирусных суспензиях инфекционные

ФИЦ

«Институт биологии южных морей

титры в условиях комнатной температуры и осве-

им. А.О. Ковалевского РАН».

щенности, что соответствует этим же условиям в

В проводимых экспериментах использовали

проводимых экспериментах в контроле и иден-

вирусные суспензии альговирусов из авторской

тично условиям в опытах, обычно не меняются в

коллекции [16] - альговирус микроводоросли

течение одного и более месяцев [16]. Однако по-

T. viridis (штамм TvV-S2I-1), D. viridis (штамм

сле пребывания в магнитном поле в течение 24 ч у

DvV-S20-1) и P. tricornutum (штамм PtV-S20-1).

альговируса микроводоросли D. viridis (штамм

Морфология, электронные фото и свойства этих

DvV-S20-1) выявлено снижение инфекционного

черноморских альговирусов, как и данные анали-

титра в 10 раз (на один порядок), а после 72 ч маг-

за секвенированных геномов некоторых вирус-

нитной нагрузки - в 100 раз (на два порядка).

ных штаммов, описаны в работах [16, 17].

Дальнейшее воздействие магнитного поля в пре-

делах шести-восьми суток не вызывало снижения

Для каждого штамма используемых альгови-

инфекционного титра, который оставался на

русов было проведено по два и более эксперимен-

уровне 10⁵ IE/мл, как и после 72 ч воздействия.

тов: два эксперимента для штамма альговируса

T. viridis и по четыре эксперимента - для штаммов

Для штамма TvV-S21-1 альговируса микрово-

альговирусов микроводорослей D. viridis и P. tri-

доросли T. viridis отмечалось снижение инфекци-

cornutum, так как в период пребывания в магнит-

онного титра в 10 и 100 раз через 48 и 72 ч соот-

ном поле в течение шести-восьми суток было вы-

ветственно. Определение инфекционного титра

полнено по два эксперимента.

после магнитной нагрузки через 24 ч, а также че-

БИОФИЗИКА том 67

№ 2

2022

ВЛИЯНИЕ ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ

247

рез шесть-восемь суток для этого альговируса не

менение концентрации которого приводит к из-

проводили.

менению концентраций активных форм кисло-

рода (АФК), вовлеченных в формирование от-

Отсутствие изменений в инфекционном титре

клика биологической системы на внешнее

было зафиксировано для штамма PtV-S20-1 аль-

магнитное воздействие и запускающих биологи-

говируса микроводоросли P. tricornutum через 24 ч

ческие механизмы, приводящие к изменению ме-

пребывания в магнитном поле. Исследования че-

таболизма. Известно, что активные формы кис-

рез 48 ч не проводили. Однако через 72 ч магнит-

лорода являются триггерными молекулами для

ной нагрузки наблюдали снижение инфекцион-

многих биологических процессов. Управляя их

ного титра у штамма PtV-S20-1 на два порядка (в

концентрацией посредством слабого внешнего

100 раз). Такое же значение снижения инфекци-

магнитного поля, можно влиять на ключевые зве-

онного титра (в 100 раз по сравнению с контро-

нья метаболизма. Таким образом, перекись водо-

лем) было и после шести суток.

рода и другие активные формы кислорода, кото-

Таким образом, зафиксировано, что через 24-

рые образуются в результате действия магнитного

48 ч пребывания в постоянном магнитном поле с

поля, следует рассматривать как повреждающие

магнитной индукцией 60 мТл инфекционный

факторы на биологическую составляющую, в том

титр изучаемых черноморских альговирусов сни-

числе и на морские вирусы (альговирусы).

жается на один порядок для DvV-S20-1 и TvV-S21-

1 и не изменяется для PtV-S20-1. Более длитель-

Об антивирусной активности микроэлементов

ное воздействие магнитного поля (72 ч и более)

в низкой степени окисления есть информация и в

приводит к снижению инфекционного титра на

недавно опубликованном обзоре [26], где ме-

два порядка (для DvV-S20-1 и PtV-S20-1).

ханизм противовирусного действия микроэле-

ментов объясняется подавлением электроста-

Полученные нами результаты, указывающие

тического взаимодействия вируса (его адсорб-

на роль магнитного поля в снижении инфекци-

ционной способности) с клеткой путем

онного титра у природных черноморских альго-

нейтрализации зарядов на поверхности вируса и

вирусов, не противоречат данным других иссле-

клетки. Авторы обзорной статьи предполагают

дователей, выявивших угнетающее воздействие

возможность использования микроэлементов в

магнитных и электромагнитных полей на вирус-

низкой степени окисления для лечения вирусных

ную репродукцию [10, 11]. Также учеными зафик-

инфекций, поскольку «многие потенциальные

сирован тот факт, что некоторые эффекты воз-

действия магнитного поля c увеличением магнит-

мишени, недоступные для антител и других боль-

ной индукции могут не отличаться от данных

ших молекул, легко доступны для микроэлемен-

тов».

контрольных образцов без магнитной нагрузки

[18], что близко соответствует и нашим наблюде-

В настоящий момент особый интерес в связи с

ниям о неизменности инфекционного титра аль-

разразившейся вирусной пандемией Covid-19

говирусов после 72 ч при увеличении продолжи-

представляют исследования о роли магнитных и

тельности магнитной нагрузки (шесть-восемь су-

электромагнитных полей в изменении репродук-

ток).

ции вирусов [10-14, 26]. Актуальность получае-

Влияние магнитных полей на биологические

мых при этом результатов заключается не только

системы и объекты известно со времен Гиппо-

в том, что такие знания могут служить основани-

крата, их чудодейственные свойства описаны еще

ем для новых научных гипотез, объясняющих ак-

врачами Древнего Китая, Индии и Египта [19].

тивизацию вирусных процессов на нашей Плане-

Накопленные знания о воздействии магнитных и

те, но и содействовать разработке новых методов

электромагнитных полей на представителей био-

профилактики и борьбы с вирусными заболева-

сферы разной степени организованности - от

ниями, применяя доступные физические спосо-

микроорганизмов и вирусов до высших позво-

бы угнетения вирусной репродукции [26-28].

ночных - позволили установить ряд новых для

Поэтому, исходя из насущной ситуации вирусной

науки фактов. Однако полученные учеными ре-

пандемии Covid-19 и предполагаемой активиза-

зультаты свидетельствуют о необходимости про-

ции других вирусных инфекций на нашей Плане-

ведения дальнейших исследований, поскольку

те [27, 28], проводимые исследования по изуче-

знания о воздействии магнитных и электромаг-

нию воздействия магнитной нагрузки на ви-

нитных полей на биологические объекты, в том

русный титр природных морских вирусов

числе и на вирусы, представляются актуальными

(альговирусов) являются актуальными. Они будут

и перспективными как в теоретическом, так и в

продолжены с применением в экспериментах бо-

практическом плане [6, 10-15, 18-22].

лее широкого спектра способов электромагнит-

По мнению исследователей [23-25] магнитное

ного воздействия и более широкого круга альго-

поле может влиять на вероятность образования

вирусов (вирусов других видов микроводорос-

пероксирадикала в биологических системах, из-

лей).

БИОФИЗИКА том 67

№ 2

2022

248

СТЕПАНОВА и др.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

C. A. Suttle, Nature Rev. Microbiol. 5, 801 (2007).

О. А. Степанова, Системы контроля окружающей

Экспериментальным путем изучено измене-

среды, № 12 (32), 99 (2018).

ние инфекционного титра штаммов черномор-

ских альговирусов трех видов микроводорослей

R. Danovaro, C. Corinaldesi, A. Dell'anno, et al.,

(Tetraselmis viridis - штамм TvV-S21-1, Dunaliella

FEMS Microbiol. Rev. 35 (6), 993 (2011).

viridis - штамм DvV-S20-1 и Phaeodactylum tricor-

В. В. Новиков, Диc

д-pа биол. наук (ИБК РАН,

nutum - штамм PtV-S20-1) после их пребывания в

М., 2005).

постоянном однонаправленном магнитном поле

Б. М. Владимирский и Н. А. Темурьянц, Влияние

с магнитной индукцией 60 мТл.

солнечной активности на биосферу-ноосферу

(МНЭПУ, М., 2000).

ВЫВОДЫ

О. А. Степанова и Г. Г. Пантелеева, в сб. Влияние

солнечной активности на биосферу-ноосферу

В ходе проведенных экспериментов установ-

(Севастополь, 2005), № 12, сс. 632-636.

лено следующее:

О. А. Степанова, Отклик вирусной составляющей

1. Через 24-48 ч магнитной нагрузки у изучае-

на факторы среды (LAP Lambert Acad. Publ., Saar-

мых черноморских альговирусов инфекционный

brücken, 2017).

титр снижается на один порядок (для DvV-S20-1 и

10.

А. Ф. Фролов, Н. И. Головин и И. В. Булгакова,

TvV-S21-1), либо не изменяется (для PtV-S20-1);

Докл. НАНУ, № 5, 193 (2004).

2. Более длительное воздействие магнитного

11.

Б. Р. Богомольный, В. П. Барзинский, Т. Л. Гри-

поля (72 ч и более) приводит к снижению инфек-

дина и др., Проблеми інноваційно-інвестиційно-

ционного титра на два порядка (для DvV-S20-1 и

го розвитку, № 6, 165 (2014).

PtV-S20-1);

12.

Ю. В. Загородный, И. В. Бейко и А. Л. Бойко,

3. Установлено, что после 72 ч магнитной на-

Докл. НАНУ, № 5, 130 (1995).

грузки при дальнейшем увеличении ее продолжи-

13.

https://samaragis.ru/samarskie-uchenye-razrabaty-

тельности (до шести-восьми суток) отмечается

vajut-sposob-lechenija-kartofelja-ot-virusov

неизменность (стабильность) инфекционного

титра альговирусов.

14.

S. Niknamian, Clin. Case Rep. Rev. 6, 2 (2020).

15.

О. А. Степанова, П. В. Гайский и С. А.Шоларь,

Системы контроля окружающей среды, № 4 (42),

ФИНАНСИРОВАНИЕ РАБОТЫ

171 (2020).

Работа выполнена в рамках государственного

16.

O. A. Stepanova, Russ. J. Mar. Biol. 42 (2), 123 (2016).

задания по госбюджетной теме ИПТС № 0012-

17.

O. A. Stepanova, A. L. Boĭko, and I. S. Shcherbaten-

2019-0003 «Разработка новых средств и измери-

ko, Mikrobiolohich. Zh. 75 (5), 76 (2013).

тельных информационных технологий исследо-

18.

V. V. Novikov, E. V. Yablokova, I. A. Shaev, et al., Bio-

ваний природных вод» и темам ФИЦ МГИ РАН

physics 65 (3), 443 (2020).

№ 0555-2021-0004 «Океанологические процессы»

19.

И. В. Сысоева, Медицинские новости, № 4, 21

и № 0555-2021-0003 «Оперативная океанология».

(2005).

20.

R. R. Aslanyan, S. V. Tulsky, A. V. Grygoryan, et al.,

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

Moscow Univ. Biol. Sci. Bull. 64, 153 (2009).

Авторы заявляют об отсутствии конфликта

21.

В. М. Евстропов, Д. М. Кочеткова и О. Ю. Столя-

интересов.

рова, Modern science, № 12 (2), 30 (2019).

22.

H. Y. Wang, X. B. Zeng, S. Y. Guo, et al., Bioelectro-

magnetics 29 (1), 39 (2008).

СОБЛЮДЕНИЕ ЭТИЧЕСКИХ СТАНДАРТОВ

23.

В. О. Пономарев, Диc

канд. физ.-мат. наук

Настоящая работа не содержит описания ка-

(ИБК РАН, М., 2009).

ких-либо исследований с использованием людей

24.

В. О. Пономарев и В. В. Новиков, Биофизика 54

и животных в качестве объектов.

(2), 235 (2009).

25.

В. В. Новиков, Е. В. Яблокова и Н. И. Новикова.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Актуальные вопросы биологической физики и хи-

мии, 3 (1), 23 (2018).

1. S. A. Sholar and O. A. Stepanova, Biophysics 66 (2),

26.

В. Г. Каплуненко, Н. В. Косинов и А. В. Скаль-

182 (2021).

ный, Микроэлементы в медицине 22 (1), 3 (2021).

2. Proposal for SCOR WG to investigate the role of vi-

27.

https://supermagnit.net/news/magnitnoe-pole-i-vi-

ruses in marine ecosystems, in Proc. Sci. Comm.

rus-grippa---kakaya-svyaz

Ocean. Res. (Baltimore, 2005), Vol. 40, pp. 66-70

(Annex 4).

28.

https://www.business-gazeta.ru/article/485288

БИОФИЗИКА том 67

№ 2

2022