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

Гумус: история органического вещества в почве Гумус: история органического вещества в почве

Существование молекул гумуса оказалось под вопросом

Наука и жизнь
30 фактов о женщинах, которые не знают мужчины 30 фактов о женщинах, которые не знают мужчины

С этой секунды все женщины перестанут быть для вас загадкой

Maxim
Гены древних людей Гены древних людей

Биолог Сванте Паабо создал отдельную научную дисциплину — палеогеномику

Наука и жизнь
«Доставляет удовольствие решать невозможные задачи» «Доставляет удовольствие решать невозможные задачи»

О старых и новых планах развития Камчатки в условиях исторических вызовов

Эксперт
«Абонент временно недоступен»: как реагировать на звонки и сообщения от пьяных знакомых «Абонент временно недоступен»: как реагировать на звонки и сообщения от пьяных знакомых

Стоит ли вступать в «пьяные» диалоги и верить откровениям выпившего человека

Psychologies
Экономика с человеческим лицом Экономика с человеческим лицом

Почему нужно вернуть человека в основание экономической теории

Эксперт
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
Медицинский каннабис помог справиться с болью при онкологии Медицинский каннабис помог справиться с болью при онкологии

Как препараты медицинского каннабиса облегчают симптомы онкологии

N+1
Что нового в новом KIA Seltos? Что нового в новом KIA Seltos?

Обновлённый Seltos повысил свою ценность по всем параметрам

4x4 Club
Кремль раскритиковал проект закона о праве регионов решать судьбу бездомных животных Кремль раскритиковал проект закона о праве регионов решать судьбу бездомных животных

ГПУ высказало критические замечания к законопроекту о бездомных животных

Forbes
Редкие кенгуровые крысы вернулись на австралийский полуостров Йорк впервые за сто лет Редкие кенгуровые крысы вернулись на австралийский полуостров Йорк впервые за сто лет

Кистехвостые беттонги почти исчезли в Австралии, но обещали вернуться

N+1
Блиц-интервью: Михаил Пореченков Блиц-интервью: Михаил Пореченков

Михаил Пореченков рассказал о подготовке к новой роли и воспитанию детей

Лиза
Подружки Милагрос и девушки Иво: как изменились второстепенные актеры сериала Подружки Милагрос и девушки Иво: как изменились второстепенные актеры сериала

Что стало с актерами сериала "Дикий ангел"?

VOICE
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
2 книги, которые мы читаем на этой неделе: увлекательный нон-фикшен-роман о научных открытиях и детектив из Индии XX века 2 книги, которые мы читаем на этой неделе: увлекательный нон-фикшен-роман о научных открытиях и детектив из Индии XX века

2 книги: для вдумчивого чтения и чтобы отвлечься в разных литературных мирах

Правила жизни
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
От социального прогресса до манипуляции сознанием: как работает окно Овертона От социального прогресса до манипуляции сознанием: как работает окно Овертона

Как работает концепция окна Овертона

Forbes
Стекло становится легче на подъем Стекло становится легче на подъем

Производство «сверхлегких» стеклянных бутылок поможет снизить расходы

Эксперт
Кому и зачем нужна осиная талия Кому и зачем нужна осиная талия

Зачем насекомым тонкая талия?

Наука и жизнь
Шалый барин добыл «Золотое руно»: как Николай Рябушинский вошел в историю искусств Шалый барин добыл «Золотое руно»: как Николай Рябушинский вошел в историю искусств

Один из фрагментов книги Любови Агафоновой о Николае Рябушинском

Forbes
Проверяйте ответы ChatGPT: его надежность пока на низком уровне Проверяйте ответы ChatGPT: его надежность пока на низком уровне

Ученые проверили надежность ответов, которые дают генеративные поисковые системы

ТехИнсайдер
5 ягод, которые несут максимальную пользу здоровью 5 ягод, которые несут максимальную пользу здоровью

Давайте узнаем о пользе пяти самых популярных ягод!

ТехИнсайдер
«Летят журавли» и «Вероника»: как два режиссера переосмысляют одну пьесу о войне «Летят журавли» и «Вероника»: как два режиссера переосмысляют одну пьесу о войне

Чем привлекает сегодня режиссеров исторический материал?

Forbes
Кто охраняет Меган Маркл, Бейонсе и других звезд - самые крутые телохранители Голливуда Кто охраняет Меган Маркл, Бейонсе и других звезд - самые крутые телохранители Голливуда

Искать компанию звездам не приходится - рядом всегда будет бодигард

VOICE
Навигация по прутикам и верёвочкам Навигация по прутикам и верёвочкам

Необычные карты, которые делают аборигены Маршалловых островов

Наука и жизнь
Oasis, Blur, Pulp и Suede. Что такое брит-поп Oasis, Blur, Pulp и Suede. Что такое брит-поп

Что такое брит-поп и о чем были песни «Большой четверки»

СНОБ
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
«Дон Масимо»: Максим Горький на Капри «Дон Масимо»: Максим Горький на Капри

Как жил знаменитый писатель Максим Горький в Италии?

Караван историй
Кто сделал первый в мире автомобиль с аэродинамическим кузовом? Кто сделал первый в мире автомобиль с аэродинамическим кузовом?

В 1923-м, появились первые в мире автомобили, созданные с учетом аэродинамики

Maxim
В двух ипостасях: переезд и планы театра «Практика» В двух ипостасях: переезд и планы театра «Практика»

Как полтора сезона в Музее Москвы помогли перестроиться и расширить аудиторию

СНОБ
Открыть в приложении