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

Наука о чужих. Жизнь и разум во Вселенной Наука о чужих. Жизнь и разум во Вселенной

Философы античности верили во множественность обитаемых миров

Наука и жизнь
«Я российский художник и горжусь этим». Чем известен Валентин Юдашкин «Я российский художник и горжусь этим». Чем известен Валентин Юдашкин

Чем запомнился модельер Валентин Юдашкин?

СНОБ
Почему еда хранится долго и при чём здесь кислород? Почему еда хранится долго и при чём здесь кислород?

Может ли что-то настоящее проходить сквозь стены?

Наука и жизнь
Как изменились цены на популярные автомобили в России. Список Как изменились цены на популярные автомобили в России. Список

Как изменились цены самых популярных автомобилей на российском рынке

РБК
Как делают бальзамы и с чем их пить Как делают бальзамы и с чем их пить

Откуда в России появились бальзамы и как их правильно пить

СНОБ
Актрисы, которые снимаются в постельных сценах без дублерш Актрисы, которые снимаются в постельных сценах без дублерш

Не каждая звезда готова обнажаться в кадре

Maxim
Алло, гараж! Пока, гараж! Алло, гараж! Пока, гараж!

Москва прощается с рядами зеленых металлических боксов

Автопилот
Правда о переломившемся времени Правда о переломившемся времени

«Смерть Вазир-Мухтара»: Александр Грибоедов как архетип несбывшегося человека

Weekend
Любовь после фарфоровой свадьбы: советы людей, которые прожили вместе 20 лет и больше Любовь после фарфоровой свадьбы: советы людей, которые прожили вместе 20 лет и больше

Как пожилым парам удается оставаться вместе так долго?

VOICE
Зонотрихии отключили чувствительные к магнитному полю нейроны на время отдыха в период миграции Зонотрихии отключили чувствительные к магнитному полю нейроны на время отдыха в период миграции

Нейроны птиц, реагирующие на магнитное поле, активны только во время миграции

N+1
Технопарад Технопарад

Сельское перекати-поле, пресная розовая вода и джинсы с подушкой безопасности

ТехИнсайдер
Эксперты назвали смартфоны, которые излучают сильнее всего Эксперты назвали смартфоны, которые излучают сильнее всего

Стоит ли опасаться своего смартфона?

ТехИнсайдер
Пятница круглое лето Пятница круглое лето

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

Новый очаг
Как зарабатывать больше денег? Надо изучать философию в университете! Как зарабатывать больше денег? Надо изучать философию в университете!

Специалисты по философии зарабатывают больше денег, чем многие их сверстники

ТехИнсайдер
10 диких историй с марафонов Блиновской 10 диких историй с марафонов Блиновской

Различные истории обмана, которые поражают воображение

Psychologies
Больше никакого дискомфорта: 12 советов для тех, кто сильно потеет в жару Больше никакого дискомфорта: 12 советов для тех, кто сильно потеет в жару

Можно ли меньше потеть в жару?

ТехИнсайдер
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
Эолова яхта Эолова яхта

Этот дизайн-­проект яхты длиной 131 м создан в рамках инициативы Oceanco NXT

Y Magazine
Не объедки, а остатки Не объедки, а остатки

Почему многих из нас пугает мысль об использовании б/у узлов и деталей машин?

Автопилот
Ромул и Рем: чей Рим? Ромул и Рем: чей Рим?

Как на самом деле был основан Рим?

Дилетант
Как создавался образ Дарта Вейдера — главного кинозлодея в истории Как создавался образ Дарта Вейдера — главного кинозлодея в истории

Но как появился этот образ и почему Лорд ситхов выглядит именно так?

Правила жизни
Подвеска евразийки Подвеска евразийки

Как из костяного украшения вытащили ДНК его владелицы

N+1
Они живые и светятся Они живые и светятся

Зачем червям система биолюминесценции?

Наука и жизнь
Как успеть похудеть к лету без вреда для здоровья: советы нутрициолога Как успеть похудеть к лету без вреда для здоровья: советы нутрициолога

Какие продукты добавить в рацион, чтобы безопасно похудеть?

Psychologies
Не дай взять себя в клещи Не дай взять себя в клещи

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

Лиза
Розацеа: как справиться с заболеванием и вернуть красоту Розацеа: как справиться с заболеванием и вернуть красоту

Имеются ли способы эффективной борьбы с розацеа?

Psychologies
Мелочь, а приятно Мелочь, а приятно

11 важных деталей в доме, которые никогда не выйдут из моды

Лиза
Tiny Bro из рода Tiguan. Тест-драйв Volkswagen Taos AWD 2023 года Tiny Bro из рода Tiguan. Тест-драйв Volkswagen Taos AWD 2023 года

Мы наконец-то получили шанс протестировать Volkswagen Taos AWD 2023 года

4x4 Club
30 фактов о женщинах, которые не знают мужчины 30 фактов о женщинах, которые не знают мужчины

С этой секунды все женщины перестанут быть для вас загадкой

Maxim
Зло под солнцем: что такое тропическая медицина и какие болезни представляют наибольшую угрозу для путешественников Зло под солнцем: что такое тропическая медицина и какие болезни представляют наибольшую угрозу для путешественников

Опасные заболевания постепенно осваивают умеренные широты

Вокруг света
Открыть в приложении