Эволюционно-адаптивные эффекты инсоляции

(региональные аспекты)

Томск, 2011

НИИ фармакологии СО РАМН

ИСЭ СО РАН

ИСЭ СО РАН

«… 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 «Фау-2» № 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

Lines Элемент 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 (измеренные с различным

спектральным разрешением)

360 370 380 390 400 410

0,3

0,6

0,9

Ca II

III(1 нм)

II(0,3 нм)

I (0,03 нм)

Инт.

изл

уче

ния (

отн

. ед

.)

Длина волны, нм

I-Спектр. разрешение 0.3 II-Сректр. разрешение 0.03 нм III-Спектр. разрешение 1 нм

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

275 300 325 350 375 400

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

Инт.

изл

уче

ни

я (

отн

. е

д.)

Полярный круг358 нм

325 нм310 нм

300 нм

Длина волны, нм

Томск Лето 19.06.11 Зима 26.11.11 Зима 26.11.11

через оконное стекло

Спектры пропускание солнечного излучения тканями

300 400 500 600 700 800 900-500

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Пропускание сол. излучения цельнойкровью (толщина кюветы 1мм)

Пропускание пальцев правойи левой руки

Пропускание мочки уха

Сыворотка крови

Инт.

прош

ед

шего

сол

нечн

ого

изл

учения (

отн

. ед

.)

Длина волны, нм

Спектры оптической плотности крови

100 200 300 400 500 600 700 800 900 10000,7

1,4

2,1

2,8

3,5

4,2

4,9

Спектры оптической плотности крови при разной степени разведения физ. раствором (толщина кюветы 1 мм)

578 НМ

541 НМ

414 НМ

346 НМ

277 НМ

760 нм

660 нм

633 нм

Цельная кровь (разведение 1/100)

Оптическа

я п

лотность

Длина волны, нм

Цельная кровь

Спектры солнечного излучения в Томске (06.06.11)

300 400 500 600 700 800 900

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

Томск 19.06.2011 (13ч.00м.)

32

1

3

2

1

1-Рассеянное СИ 3-Прямое СИ (число фотонов) 2-Прямое СИ (инт. излучения)

Инт

енс

ивн

ост

ь (н

ор

. ед

.)

Длина волны, нм

200 400 600 800 1000 1200 14000,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

632,7 нм

21

Н2О

Н2О

Н2О

54

0 н

м

Протопорфирин IX580 нм

Н 6

56

нм

О2 687 н

м

О27

60 н

м

Инт. и

зл

уче

ни

я (

отн. е

д.)

Длина волны, нм

600 620 640 660 680 700 720 740 760 780

0

20

40

60

80

100

620 640 660 680 700

0

5

10

15

20

2

1

Ин

т.

фл

уо

р.

(о

тн

. е

д.)

Д ли н а в о лн ы , н м

760 нм715 нм

694 нм675 нм

635 нм

Ин

т.

фл

уо

ре

сц

ен

ци

и (

отн

. е

д.)

Длина волны, нм

200 400 600 800 1000 1200 14000,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

632,7 нм

21

Н2О

Н2О

Н2О

54

0 н

м

Протопорфирин IX580 нм

Н 6

56

нм

О2

68

7 н

м

О27

60

нм

Инт.

изл

уче

ни

я (

отн

. е

д.)

Длина волны, нм

Спектры флюоресценции протопорфирина IX

Выводы:- макс. числа фотонов на длине волны 600 -

700 нм;- максимум спектра поглощения ПП IX в

клетках – 633 нм;- накопление ПП IX в мембранах измененных

клеток; - фотодиссоциация оксигемоглобина;-фотодинамический эффект-фотореактивация антиоксидантных

ферментов.

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.