Эволюционно-адаптивные эффекты инсоляции (региональные аспекты) НИИ фармакологии СО РАМН ИСЭ СО РАН

НИИ фармакологии СО РАМН
ИСЭ СО РАН
ИСЭ СО РАН
Эволюционно-адаптивные эффекты инсоляции
(региональные аспекты)
Томск, 2011
«… ничто в биологии не имеет смысла,
кроме как в свете эволюции»
Феодосий Григорьевич Добржанский
CОЛНЕЧНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ:
ВНЕ АТМОСФЕРЫ (------) И НА ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ (-------)
Серия спектров,
полученных во время
полета ракеты «Фау2» № 12 10 октября 1946
г. Можно видеть, что
спектр начинает
простираться в
ультрафиолетовую
область при подъеме
ракеты над слоем
озона.
Спектр солнечного излучения на
поверхности земли
Prominent Fraunhofer Lines
Элемент
Lines
Wavelengths , nm
A - (band)
O2
7594 - 7621
B - (band)
O2
6867 - 6884
C
H
6563
a - (band)
O2
6276 - 6287
D - 1, 2
Na
5896 & 5890
E
Fe
5270
b - 1, 2
Mg
5184 & 5173
c
Fe
4958
F
H
4861
d
Fe
4668
e
Fe
4384
f
H
4340
G
Fe & Ca
4308
g
Ca
4227
h
H
4102
H
Ca ii
3968
K
Ca ii
3934
Mg
Mg I $ II
2792 $ 280. 285
Спектры солнечного излучения
Инт. излучения (отн. ед.)
(измеренные с различным
спектральным разрешением)
I-Спектр. разрешение 0.3
II-Сректр. разрешение 0.03 нм
III-Спектр. разрешение 1 нм
I (0,03 нм)
0,9
0,6
Ca II
II(0,3 нм)
0,3
III(1 нм)
360
370 380 390 400
Длина волны, нм
410
Защита от УФ
• 1. Адаптация спектров поглощения к основным биологическим
полимерам (ДНК - 250÷260 нм, белок - 280 нм).
• 2. Возникновение молекулярного кислорода (фотосинтез) и
защитного слоя озона. Полное поглощение солнечного излучения
до 300 нм.
•
3. Синтез защитного пигмента меланина меланоцитами кожи.
• 4. Фотореактивация ферментов – фотолиаз (450 нм)
Спектральное распределение энергии солнечного
излучения при различных значениях атмосферной массы:
1 – АМ0, 2– АМ1, 3 – АМ2, 4 – АМ3, 5 – АМ4 и 6 – АМ5.
Спектры солнечного излучения
лето - зима
Инт. излучения (отн. ед.)
0,6
Томск
Лето 19.06.11
Зима 26.11.11
Зима 26.11.11
через оконное стекло
0,5
0,4
0,3
300 нм
310 нм
325 нм
358 нм Полярный круг
0,2
0,1
0,0
275
300
325
350
Длина волны, нм
375
400
Инт. прошедшего солнечного излучения (отн. ед.)
Спектры пропускание солнечного
излучения тканями
3500
Сыворотка крови
3000
2500
Пропускание мочки уха
2000
Пропускание сол. излучения цельной
кровью (толщина кюветы 1мм)
1500
1000
Пропускание пальцев правой
и левой руки
500
0
-500
300
400
500
600
700
Длина волны, нм
800
900
Спектры оптической
плотности крови
4,9
Цельная кровь (разведение 1/100)
Оптическая плотность
4,2
3,5
Цельная кровь
414 НМ
2,8
277 НМ
2,1
346 НМ
578 НМ
633 нм
541 НМ
660 нм
760 нм
1,4
0,7
100
200
300
400
500
600
Длина волны, нм
700
800
900
1000
Спектры оптической плотности крови при разной степени
разведения физ. раствором (толщина кюветы 1 мм)
Спектры солнечного излучения в Томске
(06.06.11)
1-Рассеянное СИ
3-Прямое СИ (число фотонов)
2-Прямое СИ (инт. излучения)
Интенсивность (нор. ед.)
1,0
0,8
3
0,6
Томск 19.06.2011
(13ч.00м.)
2
1
0,4
1
2
3
0,2
0,0
300
400
500
600
700
Длина волны, нм
800
900
632,7 нм
2
Н2О
О2 687 нм
1
Н 656 нм
0,8
0,6
Н2О
0,4
О2760 нм
540 нм
Инт. излучения (отн. ед.)
1,0
0,2
Н2О
580 нм
Протопорфирин IX
0,0
200
400
600
800
Длина волны, нм
1000
1200
1400
632,7 нм
2
Н2О
О2 687 нм
1
0,6
Н2О
0,4
О2760 нм
540 нм
Инт. излучения (отн. ед.)
Спектры флюоресценции
протопорфирина IX
0,8
Н 656 нм
1,0
0,2
Н2О
580 нм
Протопорфирин IX
0,0
200
400
600
800
Длина волны, нм
100
20
И нт. ф л уо р . (о тн. е д .)
Инт. флуоресценции (отн. ед.)
635 нм
80
15
10
1
5
2
0
60
620
640
660
680
700
Д лина волны , нм
675 нм
694 нм
40
715 нм
760 нм
20
0
600
620
640
660
680
700
720
Длина волны, нм
740
760
780
1000
1200
1400
Выводы:
- макс. числа фот онов на длине волны 600 - 700
нм;
- максимум спект ра поглощения ПП IX в клет ках
– 633 нм;
- накопление ПП IX в мембранах измененных
клет ок;
- фот одиссоциация оксигемоглобина;
-фот одинамический эффект
-фот ореакт ивация ант иоксидант ных фермент ов.
С нашей точки зрения, эти выводы не являются
случайным совпадением, они вполне
достаточны для доказательства эволюционно
сформировавшегося механизма саногенного
эффекта инсоляции в этой области спектра.