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

Робин из Локсли Робин из Локсли

О Робин Гуде сложены несколько десятков баллад

Дилетант
Романтические маршруты Романтические маршруты

Топ-5 мест для путешествия с любимым

Лиза
Самые страшные хоррор-книги последних лет Самые страшные хоррор-книги последних лет

Книги, от которых у вас будут мурашки

Maxim
«Меня стали замечать и приглашать на ТВ». Как смена имиджа перевернула жизнь наших героинь «Меня стали замечать и приглашать на ТВ». Как смена имиджа перевернула жизнь наших героинь

Перемены во внешности часто «подтягивают» за собой позитивные изменения в жизни

Лиза
Пенится квас в ковше Пенится квас в ковше

Квас — одно из древнейших русских кулинарных изобретений

Наука и жизнь
Людям в браке на заметку! Общий банковский аккаунт позитивно влияет на отношения Людям в браке на заметку! Общий банковский аккаунт позитивно влияет на отношения

Пары, которые вместе управляют своими финансами, сохраняют свои отношения

ТехИнсайдер
«Мне потребовалось много времени, чтобы вернуться в реальность»: Том Холланд и Дуэйн Джонсон рассказали о своем опыте проблем с психическим здоровьем «Мне потребовалось много времени, чтобы вернуться в реальность»: Том Холланд и Дуэйн Джонсон рассказали о своем опыте проблем с психическим здоровьем

Том Холланд и Дуэйн Джонсон рассказали о проблемах с психическим здоровьем

Правила жизни
Агхори: зачем йоги едят человечину Агхори: зачем йоги едят человечину

Адепты этой религии совершают мистические ритуалы, связанные с трупами

Maxim
Под старину. Внедорожный проект Hyperion Под старину. Внедорожный проект Hyperion

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

4x4 Club
Как увеличить оперативную память на компьютере: пошаговый гид Как увеличить оперативную память на компьютере: пошаговый гид

В сегодняшней статье мы объясним, как можно увеличить оперативную память

CHIP
Вот почему богатые люди не носят чехлы на телефонах. Интересный факт! Вот почему богатые люди не носят чехлы на телефонах. Интересный факт!

Отказ от чехла для телефона — это, вероятно, последний символ скрытого богатства

ТехИнсайдер
Что бывает, когда не умеешь одеваться: почему никому не нравится новая актриса-Русалочка Что бывает, когда не умеешь одеваться: почему никому не нравится новая актриса-Русалочка

Почему публика не принимает Холли Бейли?

VOICE
Пекинское время Пекинское время

Советские автомобили на выставках в Китае

Автопилот
Городские точки притяжения: посмотрите на 10 самых больших площадей России Городские точки притяжения: посмотрите на 10 самых больших площадей России

Площади зачастую формируют облик городов и представления туристов о них

Вокруг света
Как формируется рейтинг онкологических больниц Москвы Как формируется рейтинг онкологических больниц Москвы

На основе каких показателей формируется рейтинг онкостационаров

СНОБ
Тайна завещания Леонида Быкова Тайна завещания Леонида Быкова

Воспоминания Глеба Скороходова о Леониде Быкове

Коллекция. Караван историй
Я у Папы — модельер: как итальянский органист начал одевать понтификов и представителей католического духовенства Я у Папы — модельер: как итальянский органист начал одевать понтификов и представителей католического духовенства

Восхищение убранством церкви определило жизненный путь Филиппо Сорчинелли

Вокруг света
«Кроссовки продаются вместе с Тицианом»: Екатерина Макдугалл о современных аукционах «Кроссовки продаются вместе с Тицианом»: Екатерина Макдугалл о современных аукционах

Зачем аукционные дома выстраивают вокруг себя целые экосистемы

Forbes
Попугаи научились звонить сородичам по видеосвязи — и вот как это изменило домашних птиц Попугаи научились звонить сородичам по видеосвязи — и вот как это изменило домашних птиц

Без общения с себе подобными страдают не только люди

Вокруг света
Институт благородных девиц: зачем нужны школы с раздельным обучением Институт благородных девиц: зачем нужны школы с раздельным обучением

Разбираемся во всех «за» и «против» по поводу раздельного обучения в школах

Forbes
И снова здравствуйте: что не так с новым фильмом Уэса Андерсона «Город астероидов» И снова здравствуйте: что не так с новым фильмом Уэса Андерсона «Город астероидов»

Почему громкое имя и звездный каст не спасут новый проект Уэса Андерсона

Правила жизни
Вороны осознают разницу между жизнью и смертью. Более того, смерть внушает им ужас Вороны осознают разницу между жизнью и смертью. Более того, смерть внушает им ужас

Испытывают ли вороны осознанный страх?

ТехИнсайдер
Астрономы нашли прародителя двойной системы черных дыр в соседней галактике Астрономы нашли прародителя двойной системы черных дыр в соседней галактике

Астрономы нашли теснаую двойную систему очень массивных звезд

N+1
Русский тур Русский тур

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

Вокруг света
Стилист раскрывает карты: 3 простейших приема, которые заставят тебя выглядеть, как фэшн-блогер Стилист раскрывает карты: 3 простейших приема, которые заставят тебя выглядеть, как фэшн-блогер

Самые простые и действенные приемы фэшн-блогеров

VOICE
Сканеры отпечатков пальцев на 10 смартфонах удалось взломать методом перебора Сканеры отпечатков пальцев на 10 смартфонах удалось взломать методом перебора

Ученые нашли уязвимости в смартфонах шести крупных компаний

N+1
Эмоциональная зависимость Эмоциональная зависимость

Как выявить зависимость и избавиться от нее раз и навсегда?

Лиза
Могут ли люди предвидеть разрыв и расставание влюбленной пары и стоит ли им верить Могут ли люди предвидеть разрыв и расставание влюбленной пары и стоит ли им верить

Как факт разрыва отношений меняет представление окружающих о паре

ТехИнсайдер
Как помочь пожилым родителям найти себя на пенсии: чем их занять и как поддержать Как помочь пожилым родителям найти себя на пенсии: чем их занять и как поддержать

Как ухаживать за родителями, чтобы опека не превращалась в тиранию?

Psychologies
Особенный ребенок Особенный ребенок

Как на ранних стадиях распознать, что с ребенком что-то не так

Лиза
Открыть в приложении