Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,823

ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА МЕРТВОГО МОРЯ И СВОЙСТВА КОМПЛЕКСА DN-1

Лопатина А.Б. 1
1 ГОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
В данном научном обзоре рассматриваются особенности химического состава Мертвого моря. Описываются этапы происхождения, формирования и развития Мертвого моря. Приводится сравнительный анализ химического состава Мертвого моря и других соленых водоемов Земли. Раскрывается уникальность химического состава и физические факторы, этому способствующие. Показано, как происходило зарождение жизни на Земле. Описывается, как уникальный химический состав Мертвого моря повлиял на механизмы зарождения и становления одноклеточной жизни в виде галофильной бактерии рода археев. Приведены данные о сохранении высокой адаптационной способности архебактерии благодаря уникальному химическому составу Мертвого моря. На основе гомогената галофильной бактерии и химических элементов Мертвого моря создан комплекс DN-1, который обладает антимутагенной и антиканцерогенной активностью, что открывает перспективы как по его изучению, так и по его применению в онкологической практике.
химический состав мертвого моря
архебактерии
1. Абрамович С.Г., Адилов В.В., Антипенко П.В. и др. Физиотерапия: национальное руководство / Под ред. Г.Н. Пономаренко. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009. – 854 с.
2. Бентор Я. Некоторые геохимические аспекты Мертвого моря и вопросы его возраста. – Молекулярная биология клетки. – Т.1. – М.: Изд-во «Мир», 1994. – С. 13.
3. Гринин Л.В., Коротаев А.В., Марков А.В. Эволюция Земли, жизни, общества, разума. – М.: Изд-во РАН, 2013. – С. 362.
4. Гринин Л.В., Коротаев А.В., Марков А.В. Биологическая и социальная фазы макроэволюции: сходства и различия эволюционных принципов и механизмов. Эволюция, аспекты современного эволюционизма. – М.: ЛИБРОКОМ, 2012. – С. 12.
5. Гусев М.В., Минеева Л.А. Микробиология. – 4-е изд., стер. – М.: Академия, 2003. – 464 с.
6. Дубинин А.В. Геохимия редкоземельных элементов в океане: Автореф. дис. д-ра хим. наук. – М., 2004. – 54 с.
7. Клиническая апробация препаратов фирмы «Dr. Nona International LTD». Отчеты учреждений исполнителей. – М.: РАДЭКОН, 1997 – 264 с.
8. Колотыркина И.Я. Проточно-инжекционные каталитические системы спектрофотометрического определения марганца, железа и кобальта в морской воде: Автореф. дис. канд. хим. наук. – М., 1997. – 26 с.
9. Кольман. Я., Рём К.Г. Наглядная биохимия. – М.: Мир, 2004. – 469 с.
10. Кухина Н.Г. Действие гомогената галобактерий Мертвого моря (ДН-1), добавляемого в продукцию «Dr.Nona» на пролиферацию и выживание интактных и облученных раковых клеток // Мат-лы третьей научно-практической конференции «Оздоровительные препараты «Dr.Nona» в широкой медицинской практике. – М., 2001. – С. 39.
11. Мазур Н.Л. Рекомендации по применению препаратов фирмы «Dr.Nona». – СПб.: ООО «СЗПД», 2004. – 208 с.
12. Меерсон Ф.З., Пшенникова М.Г. Адаптация к стрессорным ситуациям и физическим нагрузкам. – М.: Медицина, 1988. – 256 с.
13. Меньшикова Л.В. Актуальные вопросы медицинской климатологии и климатотерапии // Вопр. Курортологии. – 1978. – № 6. – С. 1–7.
14. Немировская И.А. Углеводороды в океане (Снег-лед-вода-известь-донные осадки): Автореф. дис. д-ра геол.-минерал. наук. – М., 2000. – 40 с.
15. Никонов А.П. Конец феминизма. Чем женщина отличается от человека. – М., «Издательство НЦ ЭНАС». – 2005. – 254 с.
16. Павлова Г.Ю. Карбонатная система как индикатор биогеохимических процессов в океане: Автореф. дис. канд. хим. наук. – Владивосток, 2001. – 24 с.
17. Buchalo A.S., Nevo E., Wasser S.P., Oren A. & Molitoris H.P. Fungal life in the extremely hypersaline water of the Dead Sea: first records // Proc. Royal. Soc. Lond. B. – 1998. – Vol. 265. – P. 1461–1465.
18. Lindahl Т. Instability and decay of the primary structure of DNA // Nature. – 1993. – V. 362. – P. 709–715.
19. Modrich Р. Mechanisms and biological effects of mismatch repair // Annu. Rev. Genet. – 1991. – V. 25. – P. 229–253.
20. Sancar А. Structure and function of DNA photolyase // Biochemistry. – 1994. – V. 33. – P. 2–9.

Изучение факторов, нативно встречающихся в природе, является интересной и актуальной задачей. Поняв природу натуральных веществ, суть их происхождения и формирования, можно решить задачу применения и использования естественно существующих соединений в жизни человека, для ее улучшения, а также взаимообогащения в контину уме «человек-природа».

Целью данного обзора является описание особенностей химического состава Мертвого моря, которые неразрывно связаны с особенностями физических факторов, зависящих от исторической и географической специфики этого водоема, а также описание свойств комплекса DN-1, сгенерированного на основе биомассы Мертвого моря.

Для понимания особенностей образования Мертвого моря, необходимо осветить вопрос образования жизни на Земле и физико-химических предпосылок к этому. Жизнь на планете Земля зародилась из хаоса – облака склеившихся частиц пыли, точно таких же, как и множество подобных образований во Вселенной. И в этом хаосе зародилось чудо жизни [3]. Сегодня наша жизнь – это всего лишь одно из звеньев в цепочке бесчисленных живых существ, сменяющих друг друга на Земле, на протяжении 4 миллиардов лет. Вулканы отдаленно напоминают Землю в период зарождения [4]. Расплавленная порода извергается из глубины кратера, твердеет, застывает неровностями, раскалывается, а потом вулкан на некоторое время затихает. Кольца дыма, струящиеся из недр земли, были неотъемлемой частью первоначальной атмосферы планеты, лишенной кислорода. Плотная атмосфера, состоящая из водяного пара, богата углекислым газом, словно в печном котле. Земля остывала, водяные пары остывали и проливались дождями. На планете, находящейся на уникальном расстоянии от Солнца, не слишком далеко и не слишком близко, накопление воды в жидкой форме стало возможным благодаря совершенному экологическому балансу [15]. Вода прокладывала русла. Если взять за основу теорию голографичности всего сущего во Вселенной, то проложенные водой русла на поверхности Земли выполняют те же функции, что и сосуды, а точнее вены в теле человека. Реки вымывали минералы из скал, постепенно наполняли ими пресные воды океанов, так вода в океанах становилась все более соленой. Жизнь впервые зародилась в виде примитивных одноклеточных форм, до сих пор живущих на Земле в термальных источниках [8]. Эти примитивные формы – архебактерии являются предками всего живого на Земле, в том числе и человека. Они поглощают тепло Земли, все, кроме цианобактерий или сине-зеленой водоросли. Они обладают способностью абсорбировать солнечную энергию. Являясь важным предком всех вчерашних и сегодняшних видов растений, архебактерия является прародительницей всего живого на планете, и миллиарды продуктов ее распада меняли и изменили физико-химическую и биологическую компоненту, а вслед за тем и судьбу Земли, видоизменив ее атмосферу. Углерод, отравляющий нашу атмосферу, никуда не делся, содержится в земной коре [6]. Когда-то повсюду было море, населенное микроорганизмами, которые, поглощая углерод, растворенный в океане, выращивали свои раковины. Углерод содержится в остатках пластов раковин миллиардов микроорганизмов. Они абсорбировали углерод из атмосферы, благодаря чему смогли развиться новые формы жизни [14]. За миллионы лет своего существования архебактерии не изменили своей структуры, не мутировали, и попадая в организм человека запускают программу его самовосстановления, препятствуя клеточным мутациям, восстанавливая ДНК [19] и переводя организм человека на новый адаптационный уровень [12], что обеспечивает его оздоровление, профилактику и лечение онкозаболеваний [18].

В соответствии с современными представлениями в группу архебактерий выделены прокариоты, представляющие одну из трех линий эволюции жизни [5]. В IX издании Определителя бактерий Берги впервые сделана попытка классифицировать известные архебактерии. Они разделены на 5 подгрупп. В I, самую большую подгруппу, включены метаногенные бактерии, главным и характерным признаком которых является способность образовывать метан в качестве главного конечного продукта энергетического метаболизма. Во II подгруппу отнесены экстремально термофильные, строго анаэробные формы, образующие H2S из сульфата в процессе диссимиляционной сульфатредукции. Экстремально галофильные архебактерии, составляющие III подгруппу, представлены грамположительными или грамотрицательными формами, аэробными или факультативно анаэробными хемоорганотрофами. Характерна потребность в высоких концентрациях NaCl. Некоторые виды содержат бактериородопсин и способны использовать энергию света для синтеза АТФ. В природе распространены в местах высокой концентрации соли: в соленых озерах, белковых продуктах, законсервированных с помощью соли, например, в соленой рыбе.

В настоящее время на нашей планете существует множество водоемов с повышенным содержанием солей и микроэлементов, в том числе и на территории России, в которых бы могли существовать архебактерии и до сих пор [16]. Однако, присутствие архебактерий в водах различных озер невозможно в силу ряда причин или климато-географических или физических свойств, помимо Мертвого моря, расположенного между Иудейскими и Иорданскими горами на дней Иордано-аравийского разлома, который является частью африканской системы разлома и обладает необычными геохимическими качествами. Его вода имеет предельно высокую соленость, его химический состав уникален [11].

Бессточное озеро площадью 1050 км? находится в самом низком месте земного шара – на 407 метров ниже уровня Мирового океана. Его глубина составляет 350–400 м, длина – 79,5 км, максимальная ширина – 17 км, объем воды равен 140 кубическим километрам. В него впадает единственная река – Иордан.

В своих теперешних очертаниях Мертвое море существует 5000 лет. За это время на его дне скопился осадочный слой ила толщиной в 100 метров, так называемые грязи или пелоиды Мертвого моря. Они содержат 45 % солей, 5 % биомассы и 50 % воды [17].

Уникальность Мертвого моря заключается не только в его географических особенностях. Это регион с высокой солнечной активностью (330 солнечных дней в году), незначительным количеством осадков (около 50 мм в год), минимальным количеством жесткого ультрафиолета, среднегодовой температурой 22–24 °С, сухим воздухом, насыщенным ионами йода, брома и др. Такое уникальное сочетание физических факторов создает и поддерживает условия для сохранения химического состава и биологической компоненты, ведь именно наличие солнечно света запускает фотореактивацию, необходимую для восстановления ДНК в клетках [9].

Вода Мертвого моря отличается рядом особенностей и, прежде всего, высокой соленостью (суммарным содержанием солей, содержащихся в 1 кг морской воды, исчисляется в промилле). Сравнение данных солености разных водоемов показывает, что соленость Мертвого моря в 8 раз превышает соленость Атлантического океана, в 7 раз Средиземного и Красного морей, в 14,5 раз – Черного и в 40 раз – Балтийского.

Насыщенная солями вода Мертвого моря очень плотная – 1,234 г/л и содержит 31 % растворенных в ней солей.

В сравнении с химическим составом вод Атлантического океана и реки Иордан вода Мертвого моря представляет собой высококонцентрированный рассол самых разно образных солей и микроэлементов, причем содержание солей увеличивается от поверхности моря, где их концентрация составляет 30 %, до 40–42 % на глубине.

Средняя соленость воды бассейна Мертвого моря достигает 31,5 % [2]. Концентрация ионов серной кислоты очень низкая, а брома – 5,920 г/л – самая высокая на Земле. Большинство ионов кальция в Мертвом море уравновешивается хлоридами.

В его водах растворено около 50 миллиардов тонн природных минералов 21 вида, необходимых для жизнедеятельности человека, причем концентрация их очень высока: от 280 до 420 г соли на 1 литр воды. 12 из этих минералов не встречаются больше ни в каких водоемах. Некоторые из них известны как способствующие релаксации, оздоровлению кожи, активирующие циркуляторную систему, облегчающие ревматические состояния и метаболические расстройства.

В районе Мертвого моря встречаются разнообразные типы горных пород: докембрийские скальные породы (в основном гранит, кислые вулканические и кремнистые породы). На юге – палеозойские и лизозойские (эоцен – морские отложения и т.д.). Разнообразность скальных пород, окружающих Мертвое море, и определяет уникальность его минерального состава. Химический состав воды Мертвого моря, его важнейшие биологически активные элементы, представлены в таблице.

Обычно на состав морской воды большое влияние оказывает вынос рек. При сравнении содержания макроэлементов в водах реки Иордан и Мертвого моря, такое влияние не просматривается. Следует отметить высокое содержание в воде Мертвого моря ионов натрия, калия, магния, кальция, брома, имеющих большое биологическое значение, поскольку такой же состав макроэлементов имеют лимфа и кровь человека [11].

Содержание калия в Мертвом море почти в 20 раз больше, чем в Атлантическом океане, магния – в 35 раз больше, кальция – в 42 раза, брома – в 80 раз. По составу солей Мертвое море резко отличается от других морей планеты. В то время как в водах других морей содержание хлорида натрия составляет 77 % от всего солевого состава, в водах Мертвого моря его доля составляет 25–30 %, на долю же солей магния (хлорида и бромида) приходится до 50 %. Нигде на Земле при испарении морской воды калийные соли не осаждаются.

Химический состав воды Мертвого моря

№ п/п

Биологически активные

элементы

г/л

1

калий

7,956

2

натрий

39,158

3

кальций

17,127

4

магний

43,345

5

хлор

227,545

6

бром

5,920

7

рубидий

0,060

8

Ионы серной кислоты

0,540

9

Ионы углекислоты

0,240

10

ИТОГО:

341,891

Из воды Мертвого моря удается искусственно кристаллизовать калийные соли, при том, что даже в искусственных испарительных бассейнах не удается добыть калийную соль из морской воды. С 1930 г. на Мертвом море ведется добыча брома и карбоната калия.

К микроэлементам относят такие химические элементы, содержание которых в морской воде меньше 1 мг/кг морской воды. В воде Мертвого моря содержатся такие микроэлементы, как медь, цинк, кобальт и другие. Ионы этих минералов адсорбируются различными природными сорбентами: органическими веществами, фосфатами кальция, гидроксосолями железа, вследствие чего содержание их в морской воде ниже, чем следовало ожидать, исходя из растворимости их соединений. Ионы ряда металлов осаждаются вследствие гидролиза в виде малорастворимых основных солей и гидроксидов. Следует также отметить, что на дне Мертвого моря обнаружены отложения серы и природного (естественного) асфальта. У минералов Мертвого моря в обычном молекулярном виде рН составляет 8,5-9, поэтому всегда существует опасность химического ожога и кожи, и слизистых оболочек во время контакта с водой Мертвого моря. Тем не менее это не мешает использовать Мертвое море и зону его нахождения как мощный физиотерапевтический фактор для лечения ряда заболеваний [1].

Показано, что климатотерапия на Мертвом море обладает 100 % терапевтическим эффектом [13].

Учитывая тот важный фактор, что благодаря своему химическому составу Мертвое море обладает целебными свойствами, но в то же время бальнеотерапия в его водах и климатотерапия на его берегах доступна не всем и сопровождается необходимостью соблюдений мер предосторожности, учеными клиники «LENOM» (Израиль) разработан комплекс DN-1, включающий в себя гомогенат красных галобактерий (галофильных архебактерий), выделенных из воды Мертвого моря и его химические элементы [7]. Также синтезирован модифицированный вариант комплекса DN-1 – DN-1м [10].

С помощью циклической вольтометрии показано, что гомогенат содержит гидрофильные и липофильные низкомолекулярные антиоксиданты. При анализе этого материала было выявлено наличие в нем большого количества каротеноидов, известных в качестве веществ, обладающих высокой антиоксидантной и противораковой активностью. На основании этих данных DN-1 и DN-1м были тестированы на их противораковую активность на культивируемых клетках аденокарциномы мышей (ЕМТ-6).

Клеточную пролиферацию и выживание определяли MTS-способом для живых клеток. DN-1 и DN-1м использованы в 0,3–3 % растворах сырого гомогената, приготовленного в 7,5 %-м растворе соли (NaCl) – для DN-1 и 5 %-м – для DN-1м. Оба гомогената были цитотоксичны для раковых ЕМТ-6 клеток, причем токсичность возрастала с увеличением концентрации гомогената. Не найдено никакого влияния гомогенатов на пролиферацию этих ЕМТ-6 клеток.

Гомогенат усиливал летальное действие однократного облучения клеток в дозах 2, 4, 6 и 8 гр. Во всех экспериментах DN-1м был более эффективным, чем DN-1. Из всего этого можно заключить, что гомогенат красных галобактерий является цитотоксичным для клеток аденокарциномы мышей ЕМТ-6, как интактных, так и облученных [10]. Проводимые в этом направлении дальнейшие исследования могут внести вклад в предотвращение и лечение рака, что также подтверждается нобелевскими лауреатами 2015 года по химии [19, 20].

Таким образом, можно заключить, что состав воды Мертвого моря является не только уникальным по своим физическим и химическим свойствам, но и может выступать как лечебный фактор. Комплекс DN-1, синтезированный на основе основных компонентов Мертвого моря, включая биомассу и химические элементы, является неизученным, но мощным антимутагенным фактором, областью применения которого при дальнейшем изучении может стать медицина, в том числе и онкология.


Библиографическая ссылка

Лопатина А.Б. ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА МЕРТВОГО МОРЯ И СВОЙСТВА КОМПЛЕКСА DN-1 // Успехи современного естествознания. – 2015. – № 11-2. – С. 149-152;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=35690 (дата обращения: 03.12.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074