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

Rolls-Royce Cullinan Rolls-Royce Cullinan

Rolls-Royce Cullinan. SUV от люксовой марки

Quattroruote
Когда можно сесть за руль после алкоголя: сколько промилле разрешено Когда можно сесть за руль после алкоголя: сколько промилле разрешено

Как определить, когда после застолья можно садиться за руль?

РБК
Крёстная мать перестройки Крёстная мать перестройки

Маргарет Тэтчер лучше всех почувствовала возможность перелома в Советском Союзе

Дилетант
Живые помощники: какие насекомые полезны для сада и как их можно привлечь? Живые помощники: какие насекомые полезны для сада и как их можно привлечь?

Порой настоящие герои не носят плащи — чтобы они не мешали их крыльям!

TechInsider
Цикличность большого взрыва Цикличность большого взрыва

Каков физический механизм Большого взрыва?

Наука и жизнь
Компьютер, работающий на водяных волнах, учится предсказывать будущее Компьютер, работающий на водяных волнах, учится предсказывать будущее

Ученые создали компьютер, который использует вместо процессора проточную воду

TechInsider
Оставаться нельзя выбраться Оставаться нельзя выбраться

Как выйти из френдзоны

Лиза
Возрастная забывчивость или болезнь Альцгеймера: когда пора бить тревогу — 5 примеров из жизни Возрастная забывчивость или болезнь Альцгеймера: когда пора бить тревогу — 5 примеров из жизни

Как понять, что пора беспокоиться об изменениях памяти ваших пожилых близких?

Psychologies
10 фильмов, которые притворяются плохими, а на самом деле классные 10 фильмов, которые притворяются плохими, а на самом деле классные

Каверзные кинокартины, которые обманывают зрителя, делая ему хорошо

Maxim
Что почитать из научного фэнтези: книги, которые вам точно понравятся Что почитать из научного фэнтези: книги, которые вам точно понравятся

Книги, которые успешно сочетают в себе фэнтези и научную фантастику

TechInsider
«Ты — мой!»: что делать, если вы собственник «Ты — мой!»: что делать, если вы собственник

Как избавиться от собственнического инстинкта и создать доверительные отношения

Psychologies
Не очень молодой рассерженный Не очень молодой рассерженный

История Линдсея Андерсона и английского «свободного кино»

Weekend
«Брат по духу номер один»: как певец Джеймс Браун прошел путь от мелкого воришки до суперзвезды соула «Брат по духу номер один»: как певец Джеймс Браун прошел путь от мелкого воришки до суперзвезды соула

Как Джеймс Браун стал кумиром для многомиллионной аудитории

Вокруг света
Не только поесть: 5 причин, которые заставляют нас регулярно посещать кафе и рестораны Не только поесть: 5 причин, которые заставляют нас регулярно посещать кафе и рестораны

Как владельцы заведений получают выгоду, играя на наших чувствах

Вокруг света
Это вам не кино: ученые назвали растение, которое выживет и даст урожай на Марсе Это вам не кино: ученые назвали растение, которое выживет и даст урожай на Марсе

Сценарий выживания, как в фильме «Марсианин», оказался не самым перспективным

Вокруг света
Чем можно заменить таблетку Чем можно заменить таблетку

7 самых полезных для здоровья продуктов, которые стоит включить в рацион

Лиза
Любовь тут ни при чем Любовь тут ни при чем

Что такое «синдром разбитого сердца» и чем он опасен

Лиза
Иван Добронравов: «Я рад, что в моем окружении немало людей, которые могут сказать неприятную правду» Иван Добронравов: «Я рад, что в моем окружении немало людей, которые могут сказать неприятную правду»

Иван Добронравов рассказал о сложностях съемок в сериале «Вика-ураган»

VOICE
Млечный путь Млечный путь

Свиньи и дельфины — близкие родственники, а лошадь роднее собаке, чем корове

Вокруг света
Все чувства в одной тарелке Все чувства в одной тарелке

Почему мы ищем утешение в тарелке и как наладить гармоничные отношения с едой?

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
Лучшие роли Хоакина Феникса (в порядке возрастания восторга) Лучшие роли Хоакина Феникса (в порядке возрастания восторга)

Вспоминаем богатую и разнообразную фильмографию актера Хоакина Феникса

Правила жизни
У 14-летней девочки отобрали телефон. В отместку она подожгла общежитие и убила 19 детей! У 14-летней девочки отобрали телефон. В отместку она подожгла общежитие и убила 19 детей!

Девушка разозлилась и подожгла общежитие после того, как у нее отобрали телефон

TechInsider
Мелатонин Мелатонин

Мелатонин управляет нашим самочувствием, здоровьем и качеством жизни

Здоровье
Подмена эмоций: как распознать у себя рэкетные чувства Подмена эмоций: как распознать у себя рэкетные чувства

Из-за чего происходят рэкетные чувства и как разобраться в себе?

VOICE
Не весь зуд из-за плохой гигены! Вот почему хочется чесаться Не весь зуд из-за плохой гигены! Вот почему хочется чесаться

Существует ли беспричинный зуд?

TechInsider
Модель ИИ может стать основой умного слухового аппарата Модель ИИ может стать основой умного слухового аппарата

Эта модель может стать основой интеллектуальных слуховых аппаратов

TechInsider
Русский Париж: Бунин, Набоков и другие писатели Русский Париж: Бунин, Набоков и другие писатели

Как жили и писали в эмиграции Иван Бунин, Владимир Набоков и другие литераторы

Культура.РФ
«Человек, без которого всё рухнет»: как работать с коллегой, который закольцовывает на себе все процессы — три истории «Человек, без которого всё рухнет»: как работать с коллегой, который закольцовывает на себе все процессы — три истории

Как работать с «человеком-без-которого-всё-рухнет»?

VC.RU
Где этот отель? Где этот отель?

Мы собрали для вас необычные и классные места для отдыха летом и не только

Новый очаг
Открыть в приложении