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

Белошвейка из Тура Белошвейка из Тура

Герцогиня де Шеврёз — виртуозная политическая интриганка эпохи двух кардиналов

Дилетант
Рези и боль после секса: признаки и профилактика посткоитального цистита Рези и боль после секса: признаки и профилактика посткоитального цистита

Что может сигнализировать о том, что у пациентки появился посткоитальный цистит

Psychologies
Краткий ликбез по странным женским увлечениям: знаки зодиака, карты Таро, соционика и прочая хиромантия Краткий ликбез по странным женским увлечениям: знаки зодиака, карты Таро, соционика и прочая хиромантия

Современные мистические увлечения: в чем их суть и влияют ли они на реальность

Maxim
«Я причинил боль жене и детям»: Арнольд Шварценеггер пожалел об измене Марии Шрайвер с домработницей «Я причинил боль жене и детям»: Арнольд Шварценеггер пожалел об измене Марии Шрайвер с домработницей

Арнольд Шварценеггер до сих пор чувствует вину перед 67-летней бывшей женой

VOICE
Квантово-запутанная премия. От невероятного эффекта до технологии Квантово-запутанная премия. От невероятного эффекта до технологии

Установление нарушения неравенств Белла и новаторство в квантовой информатике

Наука и жизнь
Британские ученые выяснили: по каким формулам изучать искусство Ренессанса Британские ученые выяснили: по каким формулам изучать искусство Ренессанса

Издательство Ad Marginem выпускают коллекцию книг, посвященных искусству

Forbes
Как избавиться от бороздок на ногтях: 7 лайфхаков, которые тебе помогут Как избавиться от бороздок на ногтях: 7 лайфхаков, которые тебе помогут

Иногда кажется, что эти гребни на ногтях берутся ниоткуда буквально за одну ночь

VOICE
Почему болит голова: причины, симптомы и лечение Почему болит голова: причины, симптомы и лечение

Причин головной боли множество, и некоторые из них требуют обращения к врачу

ТехИнсайдер
Австралийские муравьи притворились мертвыми всей колонией Австралийские муравьи притворились мертвыми всей колонией

Зоологи обнаружили муравьев, которые притворяются мертвыми всей колонией

N+1
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
Острые психические расстройства: каковы факторы риска Острые психические расстройства: каковы факторы риска

Обстоятельства, которые могут увеличить вероятность психических заболеваний

Psychologies
В Синьцзяне нашли одно из древнейших в мире верховых седел В Синьцзяне нашли одно из древнейших в мире верховых седел

Это седло лежало на тазовых костях женщины, жившей в I тысячелетии до н. э.

N+1
Ресторан Центрального дома литераторов: история, легенды, гастрономия Ресторан Центрального дома литераторов: история, легенды, гастрономия

Ресторан ЦДЛ на Поварской — место уникальное

СНОБ
Что делать, если у вашего партнера другие ценности и принципы? Что делать, если у вашего партнера другие ценности и принципы?

Отличия в системах ценностей и принципов способны вызвать серьезные конфликты

Psychologies
Лучшие аудиокниги для больших и маленьких путешествий Лучшие аудиокниги для больших и маленьких путешествий

Хорошая аудиокнига скрасит как поездку на дачу, так и дальнее странствие

Maxim
Хоббит, Карлсон и Винни-Пух: 100 лучших детских книг всех времен по версии Би-би-си Хоббит, Карлсон и Винни-Пух: 100 лучших детских книг всех времен по версии Би-би-си

Первая десятка рейтинга лучших детских книг от Би-би-си

Forbes
Как распознать манипуляции со стороны партнера и остановить их Как распознать манипуляции со стороны партнера и остановить их

Что делать, если вы столкнулись с манипуляцией со стороны партнера?

Psychologies
«Мерзлая земля»: каким получился сериал, основанный на реальных событиях в Хакасии «Мерзлая земля»: каким получился сериал, основанный на реальных событиях в Хакасии

Тру-крайм «Мерзлая земля» основан на реальных событиях в Хакасии

Forbes
Пробить номер телефона: законно ли и что можно узнать? Пробить номер телефона: законно ли и что можно узнать?

По номеру телефона можно узнать много интересной информации

CHIP
Как переделать старый «Мерседес» в новый? Как переделать старый «Мерседес» в новый?

Несколько интересных переделок Mercedes

ТехИнсайдер
Не развлечения ради, а образования для: 15 самых живописных детских железных дорог России Не развлечения ради, а образования для: 15 самых живописных детских железных дорог России

Что такое детские железные дороги и зачем они нужны?

Вокруг света
Сотворение Одессы-мамы, или Как Моисей Винницкий стал Беней Криком Сотворение Одессы-мамы, или Как Моисей Винницкий стал Беней Криком

Одесса считается столицей преступного мира дореволюционной России

Дилетант
Оказалось, что от телосложения спортсмена зависит его успех в определенных климатических условиях Оказалось, что от телосложения спортсмена зависит его успех в определенных климатических условиях

Как связаны климатические условия и тела спортсменов?

ТехИнсайдер
Гонка за орбитальный кинематограф: съемка фильма Гонка за орбитальный кинематограф: съемка фильма

Россия первой в мире сняла на орбите художественный фильм. Но зачем?

ТехИнсайдер
Не дай взять себя в клещи Не дай взять себя в клещи

Резкое потепление привело к раннему пробуждению клещей. Как себя обезопасить?

Лиза
«Убийцы цветочной луны»: Мартин Скорсезе на стороне индейцев и против капитализма «Убийцы цветочной луны»: Мартин Скорсезе на стороне индейцев и против капитализма

Мастер смешивает в истории индейцев вестерн, детектив, триллер и романтику

Forbes
Аномальный астероид на орбите Земли может быть древним осколком Луны Аномальный астероид на орбите Земли может быть древним осколком Луны

Луна — не единственное тело, вращающееся вокруг Земли

ТехИнсайдер
От короткой стрижки до французского каре: как за год быстро и комфортно отрастить волосы От короткой стрижки до французского каре: как за год быстро и комфортно отрастить волосы

Как за 12 месяцев превратить даже самую короткую стрижку в аккуратное каре?

VOICE
Кому и зачем нужны топливные присадки? Кому и зачем нужны топливные присадки?

Правда ли то, что топливные присадки вредят автомобилям?

4x4 Club
Софья Лебедева: «Это и есть самый сок и самая суть — быть собой» Софья Лебедева: «Это и есть самый сок и самая суть — быть собой»

У нас разные бэкграунд, язык и культура, но по сути своей мы все похожи

Караван историй
Открыть в приложении