RUDN Journal of Ecology and Life SafetyRUDN Journal of Ecology and Life SafetyВестник Российского университета дружбы народов. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности2313-23102408-8919Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)3539910.22363/2313-2310-2023-31-2-179-190YUFUXWEcologyЭкологияReview ArticleMethodological approaches to the electromagnetic radiation effects on microorganismsМетоды исследования эффектов электромагнитного излучения на микроорганизмыhttps://orcid.org/0000-0003-2870-3616ShcheglovGleb A.ЩегловГлеб Андреевич

Engineer

инженер

g.scheglov@ksc.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1536-921XMasloboevVladimir A.МаслобоевВладимир Алексеевич

D. in Engineering, Chief Scientist

доктор технических наук, главный научный сотрудник

v.masloboev@ksc.ruInstitute of Industrial Ecology Problems in the North, Kola Science Center, Russian Academy of Science (INEP KSC RAS)Институт проблем промышленной экологии Севера Федерального исследовательского центра Кольского научного центра Российской академии наук15072023312VOL 31, NO2 (2023)ТОМ 31, №2 (2023)17919017072023Copyright ©; 2023, Shcheglov G.A., Masloboev V.A.Copyright ©; 2023, Щеглов Г.А., Маслобоев В.А.2023Shcheglov G.A., Masloboev V.A.Щеглов Г.А., Маслобоев В.А.https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0https://journals.rudn.ru/ecology/article/view/35399

All living organisms are surrounded by natural and artificial origin electromagnetic radiation (EMR), which affects organisms. The artificial radiation sources number is increasing, but the EMR influence mechanisms on living organisms have not yet been fully investigated, despite the large number of studies. However, understanding the EMR action mechanisms can give impetus to the development of various biotechnologies. To solve the problem of understanding the EMR effects on organisms and develop new biotechnologies, it is necessary to apply new research methods. Therefore, the study of research methods is an urgent task. This research is a review of studies and research methods on the effects, of EMR on organisms. It brings together studies that consider different approaches to the study and existing hypotheses of the mechanisms of radiation effects. The aim of the paper is to review and evaluate methodological approaches to investigate the effects of EMR. The paper considers research on the EMR effects on microorganisms, eubacteria. Based on the results of the work, it is proposed to study the effect of radiation lasting several hours. As well as to apply spectrophotometry and fluorimetry methods.

Все живые организмы окружены электромагнитными излучениями (ЭМИ) естественного и искусственного происхождения, которые оказывают воздействие на организмы. Количество источников искусственных излучений растет, однако механизмы воздействия ЭМИ на живые организмы до сих пор исследованы не полностью, несмотря на большое количество работ. При этом понимание механизмов воздействия различных ЭМИ может дать толчок в развитии различных биотехнологий. Чтобы решить проблему понимания действия ЭМИ на организмы и разработать новые биотехнологии, необходимо применять новые методы исследования. Следовательно, изучение методов исследования является актуальной задачей. Приведен обзор исследований и методов исследования эффектов ЭМИ на организмы. Подобраны работы, рассматривающие различные подходы к изучению и существующие гипотезы механизмов воздействия излучений. Цель обзора - анализ и оценка методологических подходов к исследованию воздействия ЭМИ. Рассмотрены исследования по воздействию ЭМИ на микро- организмы, эубактерии. Предложено изучать воздействие излучений длительностью несколько часов с применением методов спектрофотомерии и флюориметрии.

biotechnologiesmethodselectromagnetic fieldsbiological effectsirradiationmillimeter wavesбиотехнологииметодыэлектромагнитные полябиологические эффектыоблучениемиллиметровые волныThe work was supported by the RFBR grant 19-05-50065 Mikromir “Comprehensive assessment of the impact of microparticles in emissions from mining and metallurgical enterprises of the Murmansk region on ecosystems and the health status of the Arctic population”.Работа поддержана грантом РФФИ 19-05-50065 Микромир «Комплексная оценка воздействия микрочастиц в выбросах горных и металлургических предприятий Мурманской области на экосистемы и состояние здоровья населения Арктики».Gapochka MG. Ecological aspects of interaction of electromagnetic fields of the millimeter range with biological objects (dissertation of the Doctor of Biological Sciences). Moscow; 2013. (In Russ.). Available from: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=30397922Гапочка М.Г. Экологические аспекты взаимодействия электромагнитных полей миллиметрового диапазона с биологическими объектами: дис. … д-ра биол. наук. Москва, 2013. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=30397922 (дата обращения: 27.09.2022).Beczkij OV, Kotrovskaya TI, Lebedeva NN. Millimeter waves in biology and medicine. Radar and radio communication. III Russian Scientific Conference. Moscow; 2009. p. 146–150. (In Russ.)Бецкий О.В., Котровская Т.И., Лебедева Н.Н. Миллиметровые волны в биологии и медицине. Радиолокация и радиосвязь // Материалы III Всерос. науч. конф. М., 2009. С. 146-150.Kasyanenko AA, Evdokimova OV, Baryshev MG. The attempt to reduce harmful influence of electromagnetic radiation upon biological systems with usage of modern fabrics. RUDN Journal of Ecology and Life Safety. 2005;(1):132–134. (In Russ.)Касьяненко А.А., Евдокимова О.В., Барышев М.Г. О попытке компенсации влияния вредных электромагнитных излучений на биологические системы с помощью современных тканей // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности. 2005. № 1. С. 132-134.Lipiec J, Janas P, Barabasz W. Effect of oscillating magnetic field pulses on the survival of selected microorganisms. Int. Agrophysics. 2004;18(4):325–328.Lipiec J., Janas P., Barabasz W. Effect of oscillating magnetic field pulses on the survival of selected microorganisms // Int. Agrophysics. 2004. Vol. 18, no. 4. P. 325-328.Cellini L, Grande R, Di Campli E, Di Bartolomeo S, Di Giulio M, Robuffo I, Mariggio MA. Bacterial response to the exposure of 50 Hz electromagnetic fields. Bioelectromagnetics. 2008;29(4):302–311.Cellini L, Grande R., Di Campli E., Di Bartolomeo S., Di Giulio M., Robuffo I., Mariggio M.A. Bacterial response to the exposure of 50 Hz electromagnetic fields // Bioelectromagnetics. 2008. Vol. 29, no. 4. P. 302-311.Li ZY, Guo SY, Li L, Cai MY. Effects of electromagnetic field on the batch cultivation and nutritional composition of Spirulina platensis in an air-lift photobioreactor. Bioresour. Technol. 2007;98(3):700–705.Li Z.Y., Guo S.Y., Li L., Cai M.Y. Effects of electromagnetic field on the batch cultivation and nutritional composition of Spirulina platensis in an air-lift photobioreactor // Bioresour. Technol. 2007. Vol. 98, no. 3. P. 700-705.Solnyshkova MA. Reduction of surface water pollution by inorganic nitrogen compounds in the impact zone of mining enterprises of the Murmansk region (dissertation of the Сandidate of Technical Sciences). Saint Petersburg; 2020. (In Russ.) Available from: https://goo.su/N55RjSd (accessed: 28.09.2022).Солнышкова М.А. Снижение загрязнения поверхностных вод неорганическими соединениями азота в зоне воздействия горнодобывающих предприятий мурманской области: дис. … канд. тех. наук. СПб., 2020. URL: https://goo.su/N55RjSd (дата обращения: 28.09.2022)Sukhovsky NA. The presence of an electrostatic field in an electrostatic bioreactor. Bulletin of the Agroindustrial complex of the Upper Volga region. 2015;(1):92–94. (In Russ.)Суховский Н.А. Наличие электростатического поля в электростатическом биореакторе // Вестник АПК Верхневолжья. 2015. № 1. С. 92-94.Kozmin GV, Egorova EI. Stability of biocenoses in conditions of changing electromagnetic properties of the biosphere. Biomedical technologies and radioelectronics. 2006;(3):61–72. (In Russ.)Козьмин Г.В., Егорова Е.И. Устойчивость биоценозов в условиях изменяющихся электромагнитных свойств биосферы // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2006. № 3. С. 61-72.Ryzhkova TA, Kalinichenko SV, Babich EM, Korotkov EO, Hvorostyanaya VA, The effect of electromagnetic radiation of the millimeter range on the ability of pathogenic corynebacteria to form biofilms. Living and biocontainable systems. 2015;1(14):1–9. (In Russ.)Рыжкова Т.А,. Калиниченко С.В., Бабич Е.М., Коротких Е.О., Хворостяная В.А., Влияние электромагнитного излучения миллиметрового диапазона на способность патогенных коринебактерий к образованию биопленок // Живые и биокосные системы. 2015. Т. 1, № 14. С. 1-9.Shlyakhtin GV, Zotova EA, Malinina YuA. Changes in the biological activity of cells under the combined action of electromagnetic radiation of extremely high frequencies and nicotine. Proceedings of the Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences. 2007;9(4):818–822. (In Russ.)Шляхтин Г.В., Зотова Е.А., Малинина Ю.А. Изменение биологической активности клеток при комбинированном действии электромагнитного излучения крайне высоких частот и никотина // Известия Самарского научного центра РАН. 2007. Т. 9, № 4. С. 818-822.Gapochka MG. The influence of low-intensity electromagnetic radiation on the toxicity of the aquatic environment. VMU physics astronomy. 2009;1:67–69. (In Russ.)Гапочка М.Г. Влияние электромагнитного излучения низкой интенсивности на токсичность водной среды // ВМУ физика астрономия. 2009. № 1. С. 67-69.Nerkararian AV, Shaginyan MA, Khachatryan AV, Vardevanyan PO. The effect of low-intensity non-thermal coherent EHF EMR on the overall activity and isoenzyme composition of peroxidase. Biological Journal of Armenia. 2011;63(4):96–103. (In Russ.)Неркарарян А.В., Шагинян М.А., Хачатря А.В., Вардеванян П.О. Влияниe низкоинтенсивного нетеплового изоферментный состав пероксидазы // Биологический журнал Армении. 2011. Т. 4, № 63. С. 96-103.Zarubina AP, Vapochka MG, Novoselova LA, Gaspochka LD. Biostatistics tet-system “Ecolum” the effect of the electromagnetic flow of low intensification on the toxicity of existing effluents. Bulletin of the Moscow University. 2012;16(3):39–43. (In Russ.)Зарубина А.П., Гапочка М.Г., Новоселова Л.А., Гапочка Л.Д. Биотестирование тест-системой «эколюм» влияния электромагнитного поля низкой интенсивности на токсичность бытовых стоков // Вестник Московского Университета. Биология. 2012. Т. 16, № 3. С. 39-43.Pronina EA, Shub GM, Shvidenko IG. Plasmid gene expression of escherichia coli drug resistance under the influence of electro8magnetic radiation. RUDN Journal of Ecology and Life Safety. 2009;(3):5–9. (In Russ.)Пронина Е.А., Шуб Г.М., Швиденко И.Г. Экспрессия генов лекарственной устойчивости кишечной палочки под воздействием электромагнитного излучения // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Медицина. 2009. №. 3. С. 5-9.Darovskikh SN, Shishkova YuS, Trusteitelev EP, Tseilikman OB, Vdovina NV, Lapshin MG. Radiovibration mechanism interaction of biological tissue of the organism with electromagnetic fields and radiation. RUDN Journal of Ecology and Life Safety. 2014;14(3):5–10. (In Russ.)Даровских С.Н., Шишкова Ю.С., Попечителев Е.П., Цейликман О.Б., Вдовина Н.В., Лапшин М.Г. Радиовибрационный механизм взаимодействия биологической ткани организмов с электромагнитными полями и излучениями // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника. 2014. Т. 14, №. 3. С. 5-10.Kalaji HM, Jajoo A, Oukarroum A, Brestic M, Zivcak M, Samborska IA, Ahmad P. The Use of Chlorophyll Fluorescence Kinetics Analysis to Study the Performance of Photosynthetic Machinery in Plants. Emerging Technologies and Management of Crop Stress Tolerance. 2014;347–384.Kalaji H.M., Jajoo A., Oukarroum A., Brestic M., Zivcak M., Samborska I.A., Ahmad P. The Use of Chlorophyll Fluorescence Kinetics Analysis to Study the Performance of Photosynthetic Machinery in Plants // Emerging Technologies and Management of Crop Stress Tolerance. 2014. P. 347-384.