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
Путь к даме сердца: чем может удивить испанский город Эль-Тобосо — «родина» Дульсинеи Тобосской Путь к даме сердца: чем может удивить испанский город Эль-Тобосо — «родина» Дульсинеи Тобосской

Город Эль-Тобосо из романа Сервантеса совершенно реален

Вокруг света
Знай наших Знай наших

Уникальные достижения отечественных ученых

Популярная механика
Путешествие по Москве: маршрут от Музея транспорта Путешествие по Москве: маршрут от Музея транспорта

Музей Транспорта Москвы разработал специальный маршрут по Москве

Культура.РФ
Как делают бальзамы и с чем их пить Как делают бальзамы и с чем их пить

Откуда в России появились бальзамы и как их правильно пить

СНОБ
Русский тур Русский тур

Как коровы из Месопотамии пришли на Русский Север, выжили и не замерзли

Вокруг света
Самые главные пищевые привычки, которые важны для женщин после 50 — помогают не набирать вес и украсть у себя 10 лет! Самые главные пищевые привычки, которые важны для женщин после 50 — помогают не набирать вес и украсть у себя 10 лет!

Как повлиять на скорость метаболизма и снизить риск появления заболеваний?

VOICE
«Как закалялась сталь» Николая Островского: трагическая история одного писателя и пациента «Как закалялась сталь» Николая Островского: трагическая история одного писателя и пациента

Как слепой и парализованный Николай Островский написал первую часть романа

ТехИнсайдер
Почему на Руси носили кокошники? Почему на Руси носили кокошники?

Марьяна Скуратовская рассказала, как появился старинный русский головной убор

Культура.РФ
Установить границы и сделать паузу: 9 правил хорошей ссоры — советы психологов Установить границы и сделать паузу: 9 правил хорошей ссоры — советы психологов

Как разобраться с возникшими противоречиями в отношениях?

Psychologies
KG Mobility показала обновлённый пикап Musso, выходящий под названием Rexton Sports Culmen KG Mobility показала обновлённый пикап Musso, выходящий под названием Rexton Sports Culmen

Корейский пикап на базе внедорожника Rexton приобретает новое лицо

4x4 Club
«Выпустить ярость, не причинив вреда»: 6 способов справиться с агрессией «Выпустить ярость, не причинив вреда»: 6 способов справиться с агрессией

Как взять под контроль эмоции?

Psychologies
Современный московский Современный московский

Светлый лёгкий интерьер в квартире с нестандартной планировкой

SALON-Interior
В глубине Тихого океана нашли 4600 неизвестных видов животных. Поразительно! В глубине Тихого океана нашли 4600 неизвестных видов животных. Поразительно!

В зоне Кларион Клиппертон в Тихом океане обнаружено несколько странных существ

ТехИнсайдер
Самые высокооплачиваемые спортсмены мира в возрасте до 25 лет — 2023 Самые высокооплачиваемые спортсмены мира в возрасте до 25 лет — 2023

Пять представителей в рейтинге самых высокооплачиваемых спортсменов мира до 25

Forbes
Физические наказания вредят здоровью и воспитанию детей: 7 научных доказательств Физические наказания вредят здоровью и воспитанию детей: 7 научных доказательств

Физическое насилие вредит детям, они хуже учатся, испытывают хронический стресс

Forbes
Как голос ИИ может помочь в лечении депрессии и тревоги: вы поразитесь! Как голос ИИ может помочь в лечении депрессии и тревоги: вы поразитесь!

Могут ли роботы помочь в лечении депрессии?

ТехИнсайдер
Следствие ведут биохимики Следствие ведут биохимики

Здесь хранятся уникальные артефакты, связанные с событиями последних веков...

ТехИнсайдер
Вес растет, либидо падает: как кортизол влияет на психику и тело Вес растет, либидо падает: как кортизол влияет на психику и тело

Как кортизол влияет на нашу жизнь?

Psychologies
Гид в кармане Гид в кармане

7 полезных приложений для путешествий по России

Лиза
Роман Мурадов Роман Мурадов

Роман Мурадов сочетает оригинальную рисовку с литературностью

Правила жизни
WSJ сообщила об угрозах Эпштейна Биллу Гейтсу из-за романа с россиянкой WSJ сообщила об угрозах Эпштейна Биллу Гейтсу из-за романа с россиянкой

Как финансист Джеффри Эпштейн пытался угрожать основателю Microsoft Биллу Гейтсу

Forbes
Рынку ГКО — 30 лет Рынку ГКО — 30 лет

Как внутренний долг менял российскую финансовую систему

Деньги
Почему мужчине легче похудеть, чем женщине? Дело в гормонах, и вот как они мешают сбросить вес Почему мужчине легче похудеть, чем женщине? Дело в гормонах, и вот как они мешают сбросить вес

Ученые провели эксперимент и узнали, почему мужчины худеют быстрее женщин

Вокруг света
Толщина женской коры мозга оказалась меньше мужской в странах с гендерным неравенством Толщина женской коры мозга оказалась меньше мужской в странах с гендерным неравенством

Как гендерное неравенство сказывается на человеческом мозге?

N+1
Прощайте, Красный Диор и русский Карден: как судьба связала Вячеслава Зайцева и Валентина Юдашкина - двух королей моды Прощайте, Красный Диор и русский Карден: как судьба связала Вячеслава Зайцева и Валентина Юдашкина - двух королей моды

Вячеслав Зайцев и Валентин Юдашкин: какую роль сыграл в их жизни фатум?

VOICE
Солнце Солнце

«Солнце не только великий созидатель, но и великий разрушитель»

Здоровье
Эволюция русалочки: нужен ли под водой темный цвет кожи Эволюция русалочки: нужен ли под водой темный цвет кожи

Существует ли эволюционная выгода для русалок от темной кожи под водой?

СНОБ
Классический Defender ко дню рождения Land Rover Классический Defender ко дню рождения Land Rover

Юбилейная версия Land Rover Defender Works V8 Islay Edition

4x4 Club
Кому подойдет диалектическая поведенческая терапия (ДПТ) Кому подойдет диалектическая поведенческая терапия (ДПТ)

ДПТ была разработана в конце 1980-х годов американским психологом Маршей Линехан

Psychologies
Открыть в приложении