Biologiya fanlari doktori va RUDN universiteti ekologiya instituti dotsenti Vsevolod Pavshintsev zebra baliqlari va sun'iy intellekt yordamida chuchuk suv havzalarining holatini baholashning innovatsion usulini ishlab chiqmoqda. Universitet granti tomonidan qo'llab-quvvatlanadigan ushbu loyiha suvning oddiy kimyoviy tahlilidan tashqari, ifloslantiruvchi moddalarning tirik organizmlarga qanday ta'sir qilishini tushunishga qaratilgan.
Zamonaviy ekologiyaning muammosi shundaki, standart usullar suvda antibiotiklar, gormonlar yoki pestitsidlarning izlarini aniqlashi mumkin, ammo ular bu moddalarning o'simlik va hayvonot dunyosiga qanday ta'sir qilishini ochib bermaydi. Vsevolod Vyacheslavovich ishlab chiqayotgan yechim sezgir biosensor sifatida tirik organizmdan foydalanadi.
"Oddiy qilib aytganda, loyiha 'tirik suv sinovi' tizimini yaratadi: biz suv omboridan suv olamiz, uni namunaviy organizmga ta'sir qilamiz va nafaqat kimyoviy tarkibni, balki biologik javobni – xulq-atvor, stress va molekulyar o'zgarishlarni ham baholaymiz", deydi Vsevolod Pavshintsev.
U qanday ishlaydi
Tadqiqot davomida olimlar video kuzatuv tizimlari yordamida Danio rerio baliqlarining xatti-harakatlarini kuzatdilar. Sun'iy intellekt hatto eng kichik o'zgarishlarni ham aniqlaydi: faollikning pasayishi, noodatiy harakatlanish shakllari va xavotirning kuchayishi.
"Yangilik shundaki, usul bir vaqtning o'zida bir nechta darajalarni birlashtiradi: sun'iy intellektga asoslangan xulq-atvor video kuzatuvi, biokimyoviy markerlar (masalan, oksidlovchi stress), organizmdagi toksik jarayonlar bilan bog'liq genlarning ifodalanishi va, ehtimol, ichak mikrobiomi", deydi Vsevolod Pavshintsev.
Barcha ma'lumotlar raqamli "javob profili"ga birlashtiriladi, bu nafaqat ifloslanishni aniqlaydi, balki uning tabiatini ham aniqlaydi – u toksik, gormonal yoki neyrotoksikmi. Masalan, gormonga o'xshash moddalar ta'siriga uchraganda, baliqlar kamroq faol bo'lib qolishi, tez-tez muzlashi va yoritilgan joylardan qochishi mumkin.
"Biz zebrafishlardan foydalanamiz, chunki ular bugungi kunda biologiyada eng mashhur model organizmlardan biri bo'lib, ahamiyati jihatidan sichqonlar va kalamushlar bilan taqqoslanadi. Ularning afzalliklari orasida ifloslantiruvchi moddalarga yuqori sezgirlik, tez rivojlanish sikli, standartlashtirilgan xulq-atvor testlarining mavjudligi va katta ilmiy tadqiqot bazasi mavjud. Kelajakda raqamli xulq-atvor modellarini yaratish mumkin bo'ladi, ammo ifloslantiruvchi moddalar gormonlar, asab tizimi va metabolizm orqali ta'sir qilgani uchun hayvonlarni to'liq almashtirish hali mumkin emas", deydi Vsevolod Pavshintsev .
Laboratoriyadan amaliyotgacha
Loyiha allaqachon sof ilmiy yo'nalishdan amaliy yo'nalishga o'tmoqda — baliqlarning reaksiyalari, shuningdek, ularning xulq-atvori va molekulyar profillari ma'lumotlar bazasi tuzilmoqda. Olim tadqiqotning kelajagini xizmat ko'rsatish laboratoriyalari yoki tayyor sinov to'plamlarini yaratishda va oxir-oqibat metodologiyani davlat atrof-muhit monitoringi standartlariga kiritishda tasavvur qiladi.
"Eng ehtimoliy birinchi amaliy mijoz baliqchilik fermalari hisoblanadi, chunki ular uchun keng ko'lamli ishlab chiqarishni yo'lga qo'yishdan oldin suv baliqchilik uchun mos keladimi yoki yo'qligini tezda anglab olishlari muhimdir", deydi Vsevolod Pavshintsev.
Loyihaning potentsial foydalanuvchilari qatoriga Rosprirodnadzor, sanitariya-epidemiologiya xizmatlari va oqava suvlarni monitoring qilishni talab qiladigan sanoat korxonalari ham kirishi mumkin. Asosiy afzallik – bu muammolarni hal qilishga qaratilgan yondashuv.
"Agar usul suv hayotiga ta'sir turini aniqlasa, u tiklashga yondashuvni o'zgartiradi: davolash choralarini ko'r-ko'rona emas, balki aniqroq tanlash mumkin. Masalan, toksik shikastlanish kimyoviy toksinlarni olib tashlashni talab qiladi, gormonal ta'sir esa endokrin tizimni buzadigan birikmalarni olib tashlash texnologiyalarini talab qiladi", deydi Vsevolod Pavshintsev .
RUDN universitetining grant yordami jamoaga biokimyo va molekulyar biologiya uchun reagentlar sotib olish, RT-qPCR (real vaqtda polimeraza zanjiri reaksiyasi) o'tkazish va primerlarni sintez qilish imkonini berdi. Mablag'lar, shuningdek, laboratoriya baliqlarini saqlash, ilmiy jurnallarda nashrlarni moliyalashtirish va natijalarni xalqaro konferensiyalarda sinab ko'rish uchun ham ishlatilgan. Masalan, Vsevolod Vyacheslavovich loyihani nufuzli FEBS (Yevropa biokimyoviy jamiyatlari federatsiyasi) konferensiyasida taqdim etdi.
"Asosiy maqsad Danio rerioda bioindikatsiyani nafaqat akademik yondashuv, balki atrof-muhit monitoringi uchun amaliy vositaga aylantirishdir. Va umuman olganda, bu baliqlarni turli sohalardagi ilmiy yondashuvlarni to'ldiruvchi va chuqurlashtiruvchi qimmatli ilmiy vosita sifatida ommalashtirishdir", deydi Vsevolod Pavshintsev.
Manba: RUDN universiteti