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

«Поскреби русского и найдешь татарина» «Поскреби русского и найдешь татарина»

Потомки выходцев из Орды заняли видное место среди знати Российской империи

Дилетант
«Русское дворянство времен Александра I» «Русское дворянство времен Александра I»

Какими были отношения царя и правящего класса империи

N+1
Знай наших Знай наших

Уникальные достижения отечественных ученых

Популярная механика
Гипоксия наполовину продлила жизнь ускоренно стареющих мышей Гипоксия наполовину продлила жизнь ускоренно стареющих мышей

Несколько видов воздействия, замедляющих старение и продлевающих жизнь

N+1
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
Примитивный крокодил палеозоя: знакомьтесь, ваш родственник, которому очень не повезло с останками Примитивный крокодил палеозоя: знакомьтесь, ваш родственник, которому очень не повезло с останками

Древнее существо оказалось вовсе не головастиком, как считали раньше

Вокруг света
Признаки женщины, которую не забудет не один мужчина Признаки женщины, которую не забудет не один мужчина

Спросили у психолога, как оставить в душе любого мужчины неизгладимый след

VOICE
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
Отечественные фильмы, получившие самые престижные награды за границей Отечественные фильмы, получившие самые престижные награды за границей

Оскар и Канны были отнюдь не равнодушные к фильмам из СССР

Maxim
Полезная растяжка. 6 упражнений для эффективной тренировки и советы эксперта Полезная растяжка. 6 упражнений для эффективной тренировки и советы эксперта

Хочешь обрести красивые формы и поддерживать здоровье, прилагая минимум усилий?

Лиза
Режиссер Егор Перегудов: Театр проходит циклы своего развития и умирает Режиссер Егор Перегудов: Театр проходит циклы своего развития и умирает

О преодолении кризиса и проблеме режиссерских лабораторий

СНОБ
Алексей Никитин Алексей Никитин

Алексей Никитин с детства мыслил кадрами, структурирующими истории

Правила жизни
Простые 4 привычки, которые улучшат вашу креативность. Вам это нужно! Простые 4 привычки, которые улучшат вашу креативность. Вам это нужно!

Не самые замысловатые рутинные дела увеличат уровень вашей креативности

ТехИнсайдер
Исправление судьбы: как вернуть свою жизнь в правильное русло Исправление судьбы: как вернуть свою жизнь в правильное русло

Если ощущаешь, что проживаешь не свою жизнь, самое время внести коррективы

VOICE
Смузи по акции: как изменился рынок ЗОЖ-продуктов в России и почему они стали дешевле Смузи по акции: как изменился рынок ЗОЖ-продуктов в России и почему они стали дешевле

Почему здоровое питание перестало быть сегментом для избранных

Forbes
Ни в коем случае не выбрасывайте их! 5 гениальных идей, как использовать ключи-кольца от жестяных банок в быту Ни в коем случае не выбрасывайте их! 5 гениальных идей, как использовать ключи-кольца от жестяных банок в быту

«Ушки» банок действительно могут пригодиться в быту — ловите 5 идей!

ТехИнсайдер
10 самых провальных российских фильмов XXI века 10 самых провальных российских фильмов XXI века

Про половину из этих убыточных кинолент вы даже не слышали

Maxim
Пять китайских автомобилей, за которые брендам теперь стыдно. Список Пять китайских автомобилей, за которые брендам теперь стыдно. Список

Как изменились китайские автомобили с момента прихода в Россию

РБК
Судьба «Почтальона» Судьба «Почтальона»

Как роман времен Великой депрессии вдохновил Альбера Камю и покорил Тома Вулфа

Weekend
Николай Фоменко: самые смешные правила жизни Николай Фоменко: самые смешные правила жизни

Фантастической энергии человек Николай Фоменко

Maxim
Дневные бабочки появились 100 миллионов лет назад в Северной Америке Дневные бабочки появились 100 миллионов лет назад в Северной Америке

История чешуекрылых (Lepidoptera) насчитывает сотни миллионов лет

N+1
Сатурн вновь стал лидером Солнечной системы по числу спутников. Теперь их больше ста Сатурн вновь стал лидером Солнечной системы по числу спутников. Теперь их больше ста

Открыто 28 новых спутников Сатурна

N+1

История о Аманде Нокс, которая прославилась из-за обвинения в убийстве

VOICE
Хозяйкам на заметку: 5 удивительных методов использования дрожжей, о которых вы и не догадывались Хозяйкам на заметку: 5 удивительных методов использования дрожжей, о которых вы и не догадывались

Дрожжи можно использовать не только в кулинарии!

ТехИнсайдер
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
Неприкосновенный запас Неприкосновенный запас

История тушенки и сгущенки насчитывает чуть более двух веков

Вокруг света
Евгений Писарев: «Пока не будешь знать весь театральный механизм, хозяином театра не станешь», — говорил мне Табаков» Евгений Писарев: «Пока не будешь знать весь театральный механизм, хозяином театра не станешь», — говорил мне Табаков»

Слава Богу, я не руковожу большим театром...

Караван историй
5 бесплатных аналогов ChatGPT, которые доступны в России 5 бесплатных аналогов ChatGPT, которые доступны в России

Чат-боты, которые сгенерируют вам текст не хуже ChatGPT

Maxim
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
Бизоны зализали друг другу раны Бизоны зализали друг другу раны

Бизоны способны заботиться друг о друге

N+1
Открыть в приложении