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

Покров Богоматери Покров Богоматери

Звонят из музея. Говорят, пришёл странный мужик.Принёс две иконы XVIII века

Дилетант
Как добиться эффекта Как добиться эффекта

Звездные бьюти-волшебники поделились своими профессиональными секретами

VOICE
Квантово-запутанная премия. От невероятного эффекта до технологии Квантово-запутанная премия. От невероятного эффекта до технологии

Установление нарушения неравенств Белла и новаторство в квантовой информатике

Наука и жизнь
Зачем на самом деле была построена Великая Китайская стена? Зачем на самом деле была построена Великая Китайская стена?

Интересная и загадочная история Великой Китайской стены

Maxim
Как пили в СССР: алкогольные традиции Страны Советов Как пили в СССР: алкогольные традиции Страны Советов

Традиции, которые наработались в сфере пьянства в СССР

Maxim
Блиц-интервью: Михаил Пореченков Блиц-интервью: Михаил Пореченков

Михаил Пореченков рассказал о подготовке к новой роли и воспитанию детей

Лиза
Токсичный брак: 5 признаков деструктивных отношений Токсичный брак: 5 признаков деструктивных отношений

Как распознать первые признаки деструктивных отношений?

Psychologies
Соблазняем одним словом: как сделать свой голос привлекательным? Соблазняем одним словом: как сделать свой голос привлекательным?

Что такое привлекательный голос и как сделать свой голос лучше?

VOICE
8 продуктов питания для крепкого когнитивного и ментального здоровья 8 продуктов питания для крепкого когнитивного и ментального здоровья

Правильная и здоровая диета обязательно поднимет вам настроение!

ТехИнсайдер
Кто диктует нам моду на еду Кто диктует нам моду на еду

Кулинарные шоу: увлекательные поглотители времени или полезные помощники?

Psychologies
От суфражисток до #MeToo: все, что нужно знать о четырех волнах женского движения От суфражисток до #MeToo: все, что нужно знать о четырех волнах женского движения

Женское движение за свою почти двухсотлетнюю историю прошло серьезную эволюцию

Forbes
Странные факты о саке, которое вовсе не водка Странные факты о саке, которое вовсе не водка

Саке премиального качества появилось только во второй половине XX века

Maxim
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
Сияние чистого ужаса Сияние чистого ужаса

«Любовь и смерть»: третья экранизация невероятно киногеничного убийства топором

Weekend
Летописная полифония Летописная полифония

Виктория Ломаско: репортажи социальной справедливости

Weekend
Михаил Шемякин: «Моя жизнь: до изгнания». Отрывок из автобиографии Михаил Шемякин: «Моя жизнь: до изгнания». Отрывок из автобиографии

Глава из автобиографии художника, скульптора и сценографа Михаила Шемякина

СНОБ
«Старость в радость» и «Память поколений»: кто помогает ветеранам и пожилым людям «Старость в радость» и «Память поколений»: кто помогает ветеранам и пожилым людям

Фонды и полезные инициативы, которые помогают ветеранам и пожилым людям

Forbes
Без достоинства, но с голоском! Как итальянцев кастрировали ради пения: вы поразитесь! Без достоинства, но с голоском! Как итальянцев кастрировали ради пения: вы поразитесь!

Начиная с XVI века, в хорах использовали кастратов вместо женщин

ТехИнсайдер
Удаление небных миндалин оказалось эффективнее медикаментозного лечения хронического тонзиллита Удаление небных миндалин оказалось эффективнее медикаментозного лечения хронического тонзиллита

Лечение хронического тонзиллита помогает снизить риск его системных осложнений

N+1
Великие открытия: Давид Ливингстон и его путешествие по Южной Африке Великие открытия: Давид Ливингстон и его путешествие по Южной Африке

До Ливингстона половина Африканского материка казалась безжизненною пустыней

Вокруг света
Онкологические больные не отказались от сигарет и вейпов Онкологические больные не отказались от сигарет и вейпов

Курение сигарет и вейпов утяжеляет общие симптомы онкологических заболеваний

N+1
«Я была малолеткой, никто не желал мне помогать»: почему женщины идут в проституцию «Я была малолеткой, никто не желал мне помогать»: почему женщины идут в проституцию

Отрывок из книги Роберта Колкера «Исчезнувшие девушки»

Forbes
Любовь тут ни при чем Любовь тут ни при чем

Что такое «синдром разбитого сердца» и чем он опасен

Лиза
Научная публикация древнейших палеоеврейских проклятий не убедила критиков Научная публикация древнейших палеоеврейских проклятий не убедила критиков

Ученые опубликовали результаты исследования миниатюрной свинцовой пластинки

N+1
Почему негативные эмоции и поступки невозможно скрыть — ни от себя, ни от окружающих Почему негативные эмоции и поступки невозможно скрыть — ни от себя, ни от окружающих

Люди в большинстве своем считывают то, как мы относимся к ним

Psychologies
Позднее избавление от врожденной слепоты не помогло ловко хватать предметы Позднее избавление от врожденной слепоты не помогло ловко хватать предметы

У людей, вылеченных от врожденной слепоты, плохо развивается левкость

N+1
2 книги, которые мы читаем на этой неделе: увлекательный нон-фикшен-роман о научных открытиях и детектив из Индии XX века 2 книги, которые мы читаем на этой неделе: увлекательный нон-фикшен-роман о научных открытиях и детектив из Индии XX века

2 книги: для вдумчивого чтения и чтобы отвлечься в разных литературных мирах

Правила жизни
Все из детства Все из детства

6 установок, которые программируют нас на болезни с ранних лет

Лиза
Мнение эксперта: из-за ИИ в мире будет меньше профессионалов и «больше лузеров». Согласны? Мнение эксперта: из-за ИИ в мире будет меньше профессионалов и «больше лузеров». Согласны?

Правительства должны поддержать работников, которые потеряли работу из-за ИИ

ТехИнсайдер
Ничего не делала, но устала: привычки, которые воруют энергию Ничего не делала, но устала: привычки, которые воруют энергию

Куда ушли энергия и силы при объективно нетрудной неделе?

VOICE
Открыть в приложении