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

Женский орден на мужской груди Женский орден на мужской груди

Система орденов Российской империи отличалась от советского времени и наших дней

Дилетант
7 приложений для учета расходов и доходов и планирования бюджета 7 приложений для учета расходов и доходов и планирования бюджета

Не понимаете, куда уходят деньги? Эти мобильные приложения для вас

CHIP
Студент Эйнштейн Студент Эйнштейн

Путь Эйнштейна в науку был совсем не таким прямым и естественным

Наука и жизнь
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

ТехИнсайдер
Как включить клавиатуру на ноутбуке: все проще, чем кажется Как включить клавиатуру на ноутбуке: все проще, чем кажется

Рассказываем о том, как включить клавиатуру на ноутбуке несколькими способами

CHIP
11 предметов, которые были на даче у каждого, кто жил в СССР 11 предметов, которые были на даче у каждого, кто жил в СССР

Если эти вещи вам знакомы, то у вас было тяжелое, но счастливое детство

Maxim
7 лучших ролей Алексея Серебрякова 7 лучших ролей Алексея Серебрякова

Алексей Серебряков — человек поразительно долгой карьеры

Maxim
Лучший попутчик. Правила путешествия с собакой Лучший попутчик. Правила путешествия с собакой

Для собаки путешествие – это новый мир!

4x4 Club
Дмитрий Шепелев нашел работу на телевидении, опровергнув слух о продаже наследства Жанны Фриске Дмитрий Шепелев нашел работу на телевидении, опровергнув слух о продаже наследства Жанны Фриске

На что живет Дмитрий Шепелев?

VOICE
Мелатонин Мелатонин

Мелатонин управляет нашим самочувствием, здоровьем и качеством жизни

Здоровье
Как ничто стало нечто и почему это так важно? Как ничто стало нечто и почему это так важно?

Изобретение нуля

Наука и жизнь
От таро до дизайна человека: 5 самых популярных антинаучных практик — и почему они не имеют смысла От таро до дизайна человека: 5 самых популярных антинаучных практик — и почему они не имеют смысла

Есть ли реальные основания для обращения за советом к хироманту или астрологу?

Psychologies
Что такое плазмолифтинг и как его проводят Что такое плазмолифтинг и как его проводят

Как работает плазмолифтинг и в чем его отличие от других бьюти-процедур?

РБК
«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 поэт: как Омар Хайям двигал науку вперед Не только поэт: как Омар Хайям двигал науку вперед

История знаменитого философа, сочинителя и ученого Омара Хайяма

Вокруг света
Кто и зачем на самом деле изобрел кириллицу (спойлер — нет, не Кирилл и Мефодий) Кто и зачем на самом деле изобрел кириллицу (спойлер — нет, не Кирилл и Мефодий)

Некоторые незыблемые знания не выдерживают столкновения с фактами

Maxim
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
Чуть не застрелила любовника и умерла в унитазе: грешная жизнь самой ревнивой женщины Голливуда Лупе Велес Чуть не застрелила любовника и умерла в унитазе: грешная жизнь самой ревнивой женщины Голливуда Лупе Велес

Чем запомнилась Лупе Велес?

VOICE
Анатомия газлайтинга: как развиваются такие отношения — подробная хронология Анатомия газлайтинга: как развиваются такие отношения — подробная хронология

Как люди попадают в ловушку газлайтеров?

Psychologies
12 крутейших игр, в которые играли все, кто родился в СССР 12 крутейших игр, в которые играли все, кто родился в СССР

Некоторые игры нашего детства мы как-то успели подзабыть. А ведь это был восторг

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
Привередливость в еде: черта характера, избалованность или расстройство пищевого поведения? Привередливость в еде: черта характера, избалованность или расстройство пищевого поведения?

Как отличить простую привередливость в еде и РПП?

Psychologies
Как эволюционная случайность навсегда изменила мозг человека: один шанс на миллион Как эволюционная случайность навсегда изменила мозг человека: один шанс на миллион

Почему ДНК людей за короткий эволюционный промежуток времени вдруг изменилась?

ТехИнсайдер
За хлебом тоже можно выходить красиво: как оставаться собранной в любой ситуации - гид от стилиста За хлебом тоже можно выходить красиво: как оставаться собранной в любой ситуации - гид от стилиста

Нет, не только модели выглядят отлично, пока просто гуляют по городу

VOICE
«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
Пятница круглое лето Пятница круглое лето

Начало лета похоже на пятницу. Чувством, что всё еще впереди

Новый очаг
Индустрия впечатлений: что такое авторские туры и кому они нужны Индустрия впечатлений: что такое авторские туры и кому они нужны

Как появились авторские туры и чем они примечательны

РБК
Самореализация: как найти смысл и делать то, что нравится Самореализация: как найти смысл и делать то, что нравится

Что мешает нам найти свое призвание и как обойти эти препятствия?

Psychologies
Максим Матвеев Максим Матвеев

Актер Максим Матвеев — о том, почему сила искусства скрыта в милосердии

Собака.ru
Комнатную сверхпроводимость при умеренном давлении воспроизвести не удалось Комнатную сверхпроводимость при умеренном давлении воспроизвести не удалось

Эксперименты с проверкой комнатной сверхпроводимости прошли рецензирование

N+1
Открыть в приложении