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

И любимая подпись — «Ильич» И любимая подпись — «Ильич»

Маргарита Фофанова — одна из любимейших женщин Ленина

Дилетант
Шум не мешает пониманию прочитанного, но влияет скорость чтения Шум не мешает пониманию прочитанного, но влияет скорость чтения

Влияние звукового и визуального шума на обработку информации во время чтения

ТехИнсайдер
Минеральные помощники первой жизни Минеральные помощники первой жизни

Откуда взялась заполонившая современную Землю жизнь?

Наука и жизнь
«Зона интересов»: каким получился фильм Джонатана Глейзера про холокост «Зона интересов»: каким получился фильм Джонатана Глейзера про холокост

Самый долгожданный участник Каннского фестиваля — парализующий фильм ужасов

Правила жизни
Что за камень судьбы, на который посадят Карла III во время коронации? Что за камень судьбы, на который посадят Карла III во время коронации?

Что такое коронационный камень?

Maxim
«Бремя современности»: почему общество считает поведенческие зависимости опасными «Бремя современности»: почему общество считает поведенческие зависимости опасными

Почему стигматизация мешает людям с зависимостью справиться с ней

Forbes
Как эволюционная случайность навсегда изменила мозг человека: один шанс на миллион Как эволюционная случайность навсегда изменила мозг человека: один шанс на миллион

Почему ДНК людей за короткий эволюционный промежуток времени вдруг изменилась?

ТехИнсайдер
Смешно и полезно! Если смотреть на обжор, то можно лучше справляться с аппетитом и худеть Смешно и полезно! Если смотреть на обжор, то можно лучше справляться с аппетитом и худеть

Как можно похудеть, просто смотря на едящих людей

ТехИнсайдер
Под старину. Внедорожный проект Hyperion Под старину. Внедорожный проект Hyperion

Образ довоенной советской «эмки», стиль американских хот-родов и внедорожник

4x4 Club
В древнеримском унгвентарии обнаружили остатки пачули В древнеримском унгвентарии обнаружили остатки пачули

Химики и археологи исследовали древнеримский унгвентарий в городе Кармона

N+1
Точка роста Точка роста

Московская квартира с жизнеутверждающим сочетанием белого и цвета сочной зелени

SALON-Interior
Зачем нужен психолог, и как выбрать своего? Зачем нужен психолог, и как выбрать своего?

На что обратить внимание, подбирая психолога?

Здоровье
«Мне повезло, что я остался жив»: Дольф Лундгрен впервые рассказал о тяжелой борьбе с онкологией «Мне повезло, что я остался жив»: Дольф Лундгрен впервые рассказал о тяжелой борьбе с онкологией

Дольф Лундгрен поделился шокирующими откровениями о своем здоровье

VOICE
Кризис старения: 7 способов принять неизбежное — найдите новый смысл Кризис старения: 7 способов принять неизбежное — найдите новый смысл

Как принять грядущий уход и найти цель, чтобы продолжать радоваться

Psychologies
Что посмотреть в ближайшем зарубежье: Узбекистан, Казахстан, Монголия Что посмотреть в ближайшем зарубежье: Узбекистан, Казахстан, Монголия

Кристина Резникова собрала гид по соседним с Россией безвизовым странам

РБК
Как император Марк Аврелий управлял своими эмоциями и почему это полезно знать сегодня Как император Марк Аврелий управлял своими эмоциями и почему это полезно знать сегодня

Ведение дневника помогло римскому правителю развить эмоциональный интеллект

ТехИнсайдер
Не волнуйся, а то состаришься! Не волнуйся, а то состаришься!

Психические нарушения способны изнашивать организм не хуже физических

Здоровье
Онкологические больные не отказались от сигарет и вейпов Онкологические больные не отказались от сигарет и вейпов

Курение сигарет и вейпов утяжеляет общие симптомы онкологических заболеваний

N+1

Каждый аутфит Эммы Уотсон вызывает резонанс!

VOICE
По уважительной причине: как звезды берут тайм-аут от соцсетей и вредит ли он карьере По уважительной причине: как звезды берут тайм-аут от соцсетей и вредит ли он карьере

Кто из знаменитостей отказывался от своей цифровой идентичности?

Forbes
Детские травмы не снизили продолжительность жизни взрослых горилл Детские травмы не снизили продолжительность жизни взрослых горилл

Порой детские травмы увеличивают продолжительность жизни горилл

N+1
Антисанкционный ответ. Первый тест-драйв новой Lada Vestа Антисанкционный ответ. Первый тест-драйв новой Lada Vestа

Тест-драйв новой Lada Vesta NG за 1,24 млн рублей

РБК
Что такое плазмолифтинг и как его проводят Что такое плазмолифтинг и как его проводят

Как работает плазмолифтинг и в чем его отличие от других бьюти-процедур?

РБК
Асия: «Я пока не ощущаю никакой популярности. И не мечтаю о ней» Асия: «Я пока не ощущаю никакой популярности. И не мечтаю о ней»

Асия рассказала, почему побаивается ехать в родной город с концертом

ЖАРА Magazine
Двуличное пространство: как интернет-коммуникации мешают и в чем помогают обществу Двуличное пространство: как интернет-коммуникации мешают и в чем помогают обществу

Почему регулирование цифровых креативных индустрий усиливается?

Forbes
Проблемы с сексом, тайная любовница Гитлера на протяжении 16 лет и жена на 36 часов: тяжелая судьба красавицы Евы Браун Проблемы с сексом, тайная любовница Гитлера на протяжении 16 лет и жена на 36 часов: тяжелая судьба красавицы Евы Браун

Имя Гитлера на слуху у всех, но что нам известно про любовницу и жену?

ТехИнсайдер
«Стань свободным от чужого мнения и делай то, что хочется» «Стань свободным от чужого мнения и делай то, что хочется»

Как понять, зависите ли вы от мнения окружающих?

Psychologies
Как сладкая газировка вредит здоровью? Стоит узнать! Как сладкая газировка вредит здоровью? Стоит узнать!

При чрезмерном употреблении сахар может отрицательно сказаться на благополучии

ТехИнсайдер
«Простите, но это мое мнение»: за что вы не должны извиняться — 7 примеров «Простите, но это мое мнение»: за что вы не должны извиняться — 7 примеров

За что мы извиняемся, когда не нужно

Psychologies
Молодое поколение этого не знает! Вот как Битлз изменили мир музыки Молодое поколение этого не знает! Вот как Битлз изменили мир музыки

Как Битлз завоевали сердца не только слушательниц, но и аудиофилов

ТехИнсайдер
Открыть в приложении