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

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
Можно ли использовать ИИ в медицине и здравоохранении? Пока — нет Можно ли использовать ИИ в медицине и здравоохранении? Пока — нет

Комплексная этическая основа для использования ИИ в здравоохранении и медицине

ТехИнсайдер
Заносить перо в рану Заносить перо в рану

Альбер Лондр — классик французской расследовательской журналистики

Дилетант
«Меня уже заменили другой»: Алена Ашмарина рассталась с отцом своих двух дочерей «Меня уже заменили другой»: Алена Ашмарина рассталась с отцом своих двух дочерей

Алена Ашмарина рассказала о разрыве с отцом своих детей

VOICE
Можно ли приручить землетрясение? Можно ли приручить землетрясение?

Что мы знаем о землетрясениях?

Наука и жизнь
10 тем, которые нужно обсудить в начале отношений 10 тем, которые нужно обсудить в начале отношений

Что такое «карта отношений» и как она помогает свести конфликты к минимуму?

Psychologies
Палеонтологи обнаружили остатки древнейших птерозавров Австралии Палеонтологи обнаружили остатки древнейших птерозавров Австралии

Австралийские палеонтологи изучили два ископаемых образца

N+1
Штаны из тента для палатки: как джинсы за 150 лет превратились из спецовки в самую популярную одежду в мире Штаны из тента для палатки: как джинсы за 150 лет превратились из спецовки в самую популярную одежду в мире

История брюк, без которых невозможно представить современный гардероб

Вокруг света
Последняя ошибка первого синоптика: как появились регулярные прогнозы погоды Последняя ошибка первого синоптика: как появились регулярные прогнозы погоды

Старания «Генерала Шторма» во время Крымской войны сыграли роль в истории науки

Вокруг света
Клопы-убийцы из Австралии покрывают тело липкой смолой, чтобы их жертва не смогла сбежать Клопы-убийцы из Австралии покрывают тело липкой смолой, чтобы их жертва не смогла сбежать

Клопы-убийцы используют смертоносный инструмент для убийства своих жертв

ТехИнсайдер
Голова идет кругом Голова идет кругом

Почему, когда резко встаешь, кружится голова и как с этим справиться?

Лиза
Акупунктура: лечит или калечит? Акупунктура: лечит или калечит?

Помогает ли акупунктура на самом деле?

ТехИнсайдер
Эрнст Тельман: списан в архив Эрнст Тельман: списан в архив

История немецкого коммуниста Эрнста Тельмана

Дилетант
«Отношения должны принять иную форму»: 5 шагов, чтобы расстаться осознанно, — история семейного психотерапевта «Отношения должны принять иную форму»: 5 шагов, чтобы расстаться осознанно, — история семейного психотерапевта

Возможно ли объединить понятия «осознанность» и «расставание»?

Psychologies
33 совета, которые спасут ваш отпуск 33 совета, которые спасут ваш отпуск

Потратьте немного времени и продумайте аптечку в путешествие

Новый очаг
«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
Ненормированный график и мозоли на теле: как устроен модельный бизнес в Китае Ненормированный график и мозоли на теле: как устроен модельный бизнес в Китае

Труд модели в Китае хорошо оплачивается, но условия работы сильно отличаются

Forbes
Активный образ жизни обезболил людей Активный образ жизни обезболил людей

Тест выявил анальгетическое действие повседневной физической активности

N+1
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
Силу острой и хронической боли вычислили по работе коры больших полушарий Силу острой и хронической боли вычислили по работе коры больших полушарий

Оказалось, что с двумя типами боли связаны разные зоны коры мозга

N+1
Что посмотреть в ближайшем зарубежье: Киргизия, Армения, Грузия Что посмотреть в ближайшем зарубежье: Киргизия, Армения, Грузия

Раскрываем явки и пароли по Киргизии, Армении и Грузии

РБК
Компания амазонок: самые громкие женские имена в истории русского авангарда Компания амазонок: самые громкие женские имена в истории русского авангарда

Художницы-авангардистки не считали себя феминистками

Правила жизни
«Мне повезло, что я остался жив»: Дольф Лундгрен впервые рассказал о тяжелой борьбе с онкологией «Мне повезло, что я остался жив»: Дольф Лундгрен впервые рассказал о тяжелой борьбе с онкологией

Дольф Лундгрен поделился шокирующими откровениями о своем здоровье

VOICE
Акулы-молоты задержали дыхание ради сохранения тепла на глубине Акулы-молоты задержали дыхание ради сохранения тепла на глубине

Акулы-молоты закрыли жаберные щели, чтобы тепло не уходило через жабры

N+1
800-летние руины: древний рыцарский замок под Калининградом начал принимать туристов 800-летние руины: древний рыцарский замок под Калининградом начал принимать туристов

К обзору о том, как провести время в Калининграде, добавился еще один пункт

Вокруг света
«Тольяттиазот» откроет новый путь российским удобрениям «Тольяттиазот» откроет новый путь российским удобрениям

«Тольяттиазот» строит первый перевалочный комплекс для аммиака и карбамида

Агроинвестор
Пять крутых мотоциклетных курток, которые нужны даже тем, у кого нет колес Пять крутых мотоциклетных курток, которые нужны даже тем, у кого нет колес

Легенда о том, что байкеры действуют на девушек гипнотически, иногда работает

Maxim
PandaX не нашла электромагнитно взаимодействующую темную материю PandaX не нашла электромагнитно взаимодействующую темную материю

Для поиска темной материи физики упрятали четыре тонны жидкого ксенона под гору

N+1
Когда спреи не помогли: 7 простых шагов, как снять зуд от укуса комара в домашних условиях Когда спреи не помогли: 7 простых шагов, как снять зуд от укуса комара в домашних условиях

Как избавиться от последствий комариного укуса?

ТехИнсайдер
Каково это — быть мазохистом: откровения хозяйки секретного места встреч Каково это — быть мазохистом: откровения хозяйки секретного места встреч

Что заставляет людей отправляться в специальные клубы, где над ними издеваются?

Psychologies
Открыть в приложении