Интервью с человеком, который занимается исследованиями биолюминесценции

Наука и жизньНаука

В поисках формулы живого света

Кандидат физико-математических наук Максим Дубинный, старший научный сотрудник лаборатории биомолекулярной ЯМР-спектроскопии И Института биоорганической химии им. академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН. Беседу ведёт Наталия Лескова

Светящиеся личинки Arachnocampa luminosa, Новая Зеландия. Фото: Jacqui Geux/www.inaturalist.org/CC BY 4.0

аксим Анатольевич, вы занимаетесь исследованиями биолюминесценции. Чем эта тема привлекла вас?

— Исследование биолюминесценции — это работа трёх научных групп, в кооперации. Биологи находят организмы, которые светятся, и пытаются из них что-то достать, химики-аналитики должны понять, что это за вещество, а задача химиков-синтетиков — синтезировать это вещество в лаборатории. Я как раз химик-аналитик, то есть человек, которому можно принести неизвестно что в пробирке и задать вопрос: «А что там?»

Аналитических методов, которые позволяют определить пространственную структуру вещества, у нас не так уж много: есть ЯМР-спектроскопия, есть рентгеноструктурный анализ. Рентгеноструктурный анализ используют, если удалось закристаллизовать молекулу. А ЯМР (ядерный магнитный резонанс. — Прим. ред.) работает, если есть чистое вещество в достаточных количествах. Как показывает мой опыт, достаточно десятков микрограммов чистой материи, чтобы было о чём говорить.

Чтобы измерить ЯМР-спектр, образец помещают в стеклянную ампулу. Фото Наталии Лесковой

В 2012 году мне впервые принесли пробирку, в которой находилось что-то из светящихся червяков. Там было очень мало вещества, я чуть не разбил пробирку, и это «что-то» чуть не вылилось на пол. Но снял спектр и после некоторых сложностей «нарисовал» формулу. Когда, глядя на спектры, прикидываешь формулу, то в чём-то уверен, а в чём-то нет. Поэтому дальше в работу вступают химики, которые по картинке, которую я набросал, пытаются это вещество получить и проверить, будет ли оно в какой-то тест-системе светиться.

Сейчас я руководитель гранта РНФ (Российского научного фонда. — Прим. ред.) по биолюминесцентной системе Henlea sp. Началась эта работа с того, что мои коллеги из Красноярска, из Института биофизики Сибирского отделения РАН Валентин Петушков и Наталья Родионова обнаружили в Сибири светящихся червей, описали их и отправили в Италию ведущему специалисту в области зоологии почвенных червей Эмилии Рота (Emila Rota). Она ознакомилась с образцами и дала латинское название по фамилиям первооткрывателей. Теперь эти черви так и называются: один вид — Henlea petushkovi, другой — Henlea rodionovae1.

1 Rota E., Martinsson S., Erséus C. Two new bioluminescent Henlea from Siberia and lack of molecular support for Hepatogaster (Annelida, Clitellata, Enchytraeidae), Org. Divers. Evol. 18 (2018) 291—312.

— Это почётно, когда в честь тебя называют червей?

— Это круто! Валентин и Наталья годами собирали этих червей. В Сибири, кстати, было два вида светящихся червей: Fridericia и Henlea. Они очень похожи, одни побольше, другие поменьше. Поначалу даже какие-то эксперименты не получались, один человек делает — светится, другой делает — не светится. Почему? Потому что кто-то брал червяков пожирнее, и у них одна система биолюминесценции, а другой выбирал помельче, а там другая система. Тоже какое-то время потратили, чтобы посмотреть внимательнее и убедиться, что это разные черви.

Максим Анатольевич Дубинный. Фото Наталии Лесковой

— Системы биолюминесценции отличаются даже внутри вида?

— Внутри вида они обычно одинаковые, а выше по классификации — разные. Сейчас биолюминесцентных систем в мире известно от 30 до 50. При этом опубликовано химических структур люциферинов только десять, из них три — работы нашего института, а все остальные — очень старые, последняя, по-моему, 1987 года. Такие публикации вообще появляются очень редко, потому что открытие биолюминесцентных систем — огромный труд и большое событие в науке.

— Зачем эти организмы светятся? Черви — они ведь под землёй живут, их там всё равно никто не видит. Это лишние энергозатраты, им, казалось бы, ненужные, — а они светятся.

— Зачем светятся эти черви, мы не знаем. Наша задача — понять, как это свечение возникает и попытаться его использовать. Путём больших усилий мы можем извлечь молекулы, которые светятся, и ферменты, которые этот процесс катализируют, провести реакцию в пробирке, убедиться, что мы всё поняли правильно и сумели воспроизвести. Тогда можно сказать, что мы выяснили механизм биолюминесценции. Дальше нужно химически синтезировать люциферин, генетически получить фермент люциферазу — то есть взять ген и экспрессировать в подходящей системе2. И в итоге у нас в руках окажется новая аналитическая «штучка» — система, которая при определённых условиях будет давать свет.

2 «Экспрессировать ген в подходящей системе» означает методами генетической инженерии перенести изучаемый ген в организм, который сможет синтезировать большое количество белка, кодируемого этим геном. Обычно таким «белковым заводом» оказывается специализированный бактериальный штамм. Под системой подразумевается не только сама бактерия, но и та генетическая конструкция, которая позволит ввести чужеродный ген в бактериальную клетку и управлять его активностью.

— Чтобы использовать вместо фонарика?

— Скорее, как чувствительный «маячок», световой сигнал. Биолюминесценция очень эффективна в тест-системах. Её легко детектировать: нужен прибор со светонепроницаемой камерой и фотоэлектронным умножителем. Фотоумножитель чувствует гораздо более слабое свечение, чем можно увидеть глазом. Буквально считаные молекулы испустили по фотону, а детектор уже регистрирует сигнал.

Но такие системы очень сложно открывать. Вот нашли червяков, взяли одного, даже сумели воспроизвести что-то в пробирке, а с одного червяка люциферина для анализа мало. Например, для системы Fridericia heliota Валентин и Наталья перебирали около пятидесяти тысяч червяков. Возили мешки земли из тайги. Их там кусали комары, но каждый сезон они привозили мешки, а потом перебирали, выделяли отдельных червячков, замораживали. Девяносто граммов червяков — пять микрограммов люциферина. Это титанический труд, к нему мало кто готов. Но тот факт, что с пятью микрограммами мы получаем очень яркое свечение, позволяет нам сделать чувствительный аналитический метод.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Цветок-канделябр Цветок-канделябр

Удивительные растения из семейства Кутровые

Наука и жизнь
Кто такая Джин Кэрролл, которая обвинила Дональда Трампа в изнасиловании и выиграла суд? Кто такая Джин Кэрролл, которая обвинила Дональда Трампа в изнасиловании и выиграла суд?

Кто такая Джин Кэрролл и почему решила потягаться с бывшим президентом США

Maxim
Кто и зачем на самом деле изобрел кириллицу (спойлер — нет, не Кирилл и Мефодий) Кто и зачем на самом деле изобрел кириллицу (спойлер — нет, не Кирилл и Мефодий)

Некоторые незыблемые знания не выдерживают столкновения с фактами

Maxim
Кто такие инцелы и где они обитают? Читаем фрагмент новой книги Стефана Краковски Кто такие инцелы и где они обитают? Читаем фрагмент новой книги Стефана Краковски

Отрывок из книги «Инцелы. Как девственники становятся террористами»

Правила жизни
Говорящие рыбы Говорящие рыбы

Как рыбы издают звуки?

Наука и жизнь
Права на мотоцикл: что надо знать для получения категории «А» Права на мотоцикл: что надо знать для получения категории «А»

Что нужно, чтобы стать мотоциклистом?

РБК
В поисках утраченного: почему мы так мало знаем о греческой поэтессе Сапфо В поисках утраченного: почему мы так мало знаем о греческой поэтессе Сапфо

Отрывок из книги «Каталог утраченных вещей»

Forbes
Необычный кросс длиною в жизнь: Юрий Никулин в цирке, кино и на войне Необычный кросс длиною в жизнь: Юрий Никулин в цирке, кино и на войне

Он был и навсегда остался человеком, который мечтал нести в мир улыбки и смех

СНОБ
Анатомия газлайтинга: как развиваются такие отношения — подробная хронология Анатомия газлайтинга: как развиваются такие отношения — подробная хронология

Как люди попадают в ловушку газлайтеров?

Psychologies
Блиц-интервью: Михаил Пореченков Блиц-интервью: Михаил Пореченков

Михаил Пореченков рассказал о подготовке к новой роли и воспитанию детей

Лиза
Элемент расселения и элементарная физика пространства Элемент расселения и элементарная физика пространства

Как решить уравнение освоения пространств России

Эксперт
Эти кувшины купили на барахолке за 25 долларов и потом продали за 75 тысяч! Вот что в них особенного Эти кувшины купили на барахолке за 25 долларов и потом продали за 75 тысяч! Вот что в них особенного

Кувшины династии Цин XVIII века были найдены покупателем комиссионного магазина

ТехИнсайдер
Передать нельзя оставить: чем NASA обидело команду New Horizons Передать нельзя оставить: чем NASA обидело команду New Horizons

Почему одни хотят перейти к гелиофизике, а другие не готовы бросать пояс Койпера

N+1
Томмазо Спадолини Томмазо Спадолини

Видение мира, в котором мы живем, отражается на наших проектах

Y Magazine
Мессенджер в голове: есть ли перспективы у «техно-телепатии» Мессенджер в голове: есть ли перспективы у «техно-телепатии»

Как людям обмениваться мыслями, не став жертвами унификации

VC.RU
Экзотика, идеальная картинка, небанальный сюжет: за что мы любим корейские дорамы Экзотика, идеальная картинка, небанальный сюжет: за что мы любим корейские дорамы

Корейские дорамы: что это за жанр и почему его так любят?

Psychologies
Как быстро растут волосы, и что на это влияет Как быстро растут волосы, и что на это влияет

Волосы могут расти как медленнее, так и быстрее. Что на это влияет?

ТехИнсайдер
Рабочий скот науки: как лабораторные животные спасают жизни людей Рабочий скот науки: как лабораторные животные спасают жизни людей

Почему так необходимы исследования на животных?

Вокруг света
Спорим, ты не знала, кем был первый мужчина-супермодель — вот как он выглядит сейчас Спорим, ты не знала, кем был первый мужчина-супермодель — вот как он выглядит сейчас

Знакомим тебя с красавцем, которому достался титул первого мужчины-супермодели

VOICE
Почему мы выбираем не тех партнеров: 5 причин неудачных отношений — избегайте прошлых ошибок Почему мы выбираем не тех партнеров: 5 причин неудачных отношений — избегайте прошлых ошибок

Препятствия, которые мешают найти подходящего человека

Psychologies
Дмитрий Шепелев нашел работу на телевидении, опровергнув слух о продаже наследства Жанны Фриске Дмитрий Шепелев нашел работу на телевидении, опровергнув слух о продаже наследства Жанны Фриске

На что живет Дмитрий Шепелев?

VOICE
Детская травма или избалованность? Как расцветают нарциссы Детская травма или избалованность? Как расцветают нарциссы

Кто эти родители, чье обращение к ребенку влечет за собой нарциссизм?

Psychologies
Дорогие дороги: какой будет цифровизация дорожного строительства Дорогие дороги: какой будет цифровизация дорожного строительства

Как цифровизация скажется на дорожном хозяйстве?

Forbes
Железные правила большого бизнеса Железные правила большого бизнеса

Как фитнес помогает в бизнесе

Men Today
Непрерывную речь декодировали по фМРТ Непрерывную речь декодировали по фМРТ

Неинвазивный декодер восстановил текст из корковых семантических представлений

N+1
Советские граждане, а не евреи: почему в СССР практически не говорили о Холокосте Советские граждане, а не евреи: почему в СССР практически не говорили о Холокосте

Почему советские власти пытались замолчать трагедию о Холокосте

Forbes
Создан первый в истории деревянный транзистор: на что он способен? Создан первый в истории деревянный транзистор: на что он способен?

Древесина не умела питать функциональные электроприборы… до недавнего времени

ТехИнсайдер
Алина Ланина: «Вот он, тот самый момент, счастливый билет в моих руках, мне бы начать прыгать от радости, а я — в слезы» Алина Ланина: «Вот он, тот самый момент, счастливый билет в моих руках, мне бы начать прыгать от радости, а я — в слезы»

Как Алине Ланиной удается совмещать материнство и съемки

Коллекция. Караван историй
Парк открыт Парк открыт

Любые сложности стоят роскошных ландшафтов национальных парков России

Новый очаг
Темнокожие красотки: кем были бывшие жены Роберта Де Ниро Темнокожие красотки: кем были бывшие жены Роберта Де Ниро

Предлагаем посмотреть на бывших жен Роберта Де Ниро

VOICE
Открыть в приложении