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

Зимний пейзаж после боя Зимний пейзаж после боя

Весной 1938 года между СССР и Финляндией начались тайные переговоры

Дилетант
Стыд, недоверие и новая травма: почему сложно доказывать сексуализированное насилие Стыд, недоверие и новая травма: почему сложно доказывать сексуализированное насилие

Совершение преступления жертва сексуализированного насилия еще должна доказать

Forbes
«Чувствую полную гармонию…» История болезни Достоевского «Чувствую полную гармонию…» История болезни Достоевского

Почему тайну личности Достоевского способен постичь только врач?

Наука и жизнь
Инженеры научили робомедузу переносить предметы Инженеры научили робомедузу переносить предметы

Инженеры разработали робомедузу с актуаторами на жидком диэлектрике

N+1
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
«Нет никакого смысла сидеть и плакать»: как работает благотворительный фонд «Правмир» «Нет никакого смысла сидеть и плакать»: как работает благотворительный фонд «Правмир»

Генеральный директор «Правмира» — о специфике работы в НКО

Forbes
Итальянское каприччо Итальянское каприччо

«Каприччо» прослеживаются в линиях силуэта Azimut Grande 36 Metri

Y Magazine
Работа горя: 6 фильмов, которые учат проживать потерю Работа горя: 6 фильмов, которые учат проживать потерю

Что такое утрата и какие шаги помогают ее пережить

Psychologies
Советские граждане, а не евреи: почему в СССР практически не говорили о Холокосте Советские граждане, а не евреи: почему в СССР практически не говорили о Холокосте

Почему советские власти пытались замолчать трагедию о Холокосте

Forbes
«Оппенгеймер. Триумф и трагедия американского Прометея» «Оппенгеймер. Триумф и трагедия американского Прометея»

Биография создателя ядерной бомбы

N+1
Самые главные пищевые привычки, которые важны для женщин после 50 — помогают не набирать вес и украсть у себя 10 лет! Самые главные пищевые привычки, которые важны для женщин после 50 — помогают не набирать вес и украсть у себя 10 лет!

Как повлиять на скорость метаболизма и снизить риск появления заболеваний?

VOICE
Как лучше худеть — быстро или медленно? Эксперты все объяснили! Как лучше худеть — быстро или медленно? Эксперты все объяснили!

У специалистов есть объяснение, почему спешить с похудением не нужно

ТехИнсайдер
Чайки скопировали выбор пачки чипсов у человека Чайки скопировали выбор пачки чипсов у человека

Редкий пример межвидового социального обучения

N+1
Что ваш ребенок запомнит на всю жизнь: 5 советов от матери 17 детей Что ваш ребенок запомнит на всю жизнь: 5 советов от матери 17 детей

Детские чувства формируют основу того, кем мы становимся во взрослой жизни

Psychologies
Деликатная революция Toyota Land Cruiser 300 Деликатная революция Toyota Land Cruiser 300

Инженеры и дизайнеры поменяли во флагманском «Крузере» буквально всё

4x4 Club
Агхори: зачем йоги едят человечину Агхори: зачем йоги едят человечину

Адепты этой религии совершают мистические ритуалы, связанные с трупами

Maxim
Выходные в другом городе: что посмотреть в Туле и ее окрестностях за два дня Выходные в другом городе: что посмотреть в Туле и ее окрестностях за два дня

Думаете, Тула — это самовары, пряники и атмосфера сонного уездного городка?

Правила жизни
Срочно удали! 8 вещей, которые испортят любой кадр — секреты профессионального фотографа Срочно удали! 8 вещей, которые испортят любой кадр — секреты профессионального фотографа

Разбираемся с главными ошибками, которые портят 90% снимков

VOICE
Динозавр с Дикого запада: посмотрите на ящера с клювом, которого не смогли классифицировать ученые Динозавр с Дикого запада: посмотрите на ящера с клювом, которого не смогли классифицировать ученые

Палеонтологи обнаружили нового ринхозавра

Вокруг света
«Сила волчьей стаи» «Сила волчьей стаи»

Реальные истории из жизни диких хищников

N+1
Колхоз – дело добровольное Колхоз – дело добровольное

Как в Советском Союзе «колхозили» запчасти для иностранных автомобилей

Автопилот
Анимационная студия «Феникс»: Никогда не знаешь, чего ожидать от аудитории Анимационная студия «Феникс»: Никогда не знаешь, чего ожидать от аудитории

Основатели студии «Феникс» — о своем пути и своей популярности

СНОБ
«Постоянно всем угождаю»: 10 советов тем, кто не умеет отказывать, — для дома и работы «Постоянно всем угождаю»: 10 советов тем, кто не умеет отказывать, — для дома и работы

Делимся полезными рекомендациями, которые помогут научиться говорить «Нет»

Psychologies
Игорь Акинфеев: как преодолевать проблемы Игорь Акинфеев: как преодолевать проблемы

Игорь Акинфеев — один из главных игроков футбола России последних десятилетий

Maxim
Искусство создания логотипов. Как десять ведущих брендов искали свой образ Искусство создания логотипов. Как десять ведущих брендов искали свой образ

У некоторых компаний есть истории, связанные с появлением их бренда и логотипа

4x4 Club
Опознали по зубам: динозавр с лапами-ножницами оказался «гражданином мира» Опознали по зубам: динозавр с лапами-ножницами оказался «гражданином мира»

Теризинозавры смогли удивить ученых спустя миллионы лет после того, как вымерли

Вокруг света
Аккуратно, но стильно Аккуратно, но стильно

Мужчины с чувством юмора рассуждают о чувстве стиля их собратьев по полу

Men Today
Неочевидные причины эмоционального выгорания, которым вы вряд ли придаете значение Неочевидные причины эмоционального выгорания, которым вы вряд ли придаете значение

Какие вопросы стоит себе задать, чтобы понять причину своего выгорания?

Psychologies
5 авторов, книги которых стоит прочесть, чтобы лучше понять Китай 5 авторов, книги которых стоит прочесть, чтобы лучше понять Китай

Книги каждого из них позволят ближе познакомиться с историей страны и бытом

РБК
«Все считали, что меня опекает состоятельный муж, но за нашу жизнь я расплатилась сполна» «Все считали, что меня опекает состоятельный муж, но за нашу жизнь я расплатилась сполна»

«Каждый человек, который приходит в твою жизнь, становится учителем»

Psychologies
Открыть в приложении