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

Бунтарь с кукурузной трубкой в зубах Бунтарь с кукурузной трубкой в зубах

Дуглас Макартур не мыслил для себя никакого другого поприща, кроме армии

Дилетант
Mary Gu: Не надо молчать Mary Gu: Не надо молчать

Mary Gu впервые рассказала подробности своего развода

ЖАРА Magazine
8 ложных признаков интеллектуала 8 ложных признаков интеллектуала

Набор псевдоинтеллектуала: книги, очки, возраст, талант и кое-что еще

Maxim
Электрокапсула впитала жидкость и простимулировала желудок свиньи Электрокапсула впитала жидкость и простимулировала желудок свиньи

Ученые разработали проглатываемую капсулу, которая стимулирует желудок током

N+1
Можно ли приручить землетрясение? Можно ли приручить землетрясение?

Что мы знаем о землетрясениях?

Наука и жизнь
Повелители инвойсов: как выходцы из онлайн-банков построили в Германии стартап Monite Повелители инвойсов: как выходцы из онлайн-банков построили в Германии стартап Monite

Как Иван Марьясин задумал стартап по финансовой автоматизации

Forbes
«Краткая история Индии»: отрывок из книги «Краткая история Индии»: отрывок из книги

Отрывок из книги Джона Зубжицки «Краткая история Индии»

СНОБ
Алиса Боха Алиса Боха

Как одеть всю страну в оверсайз-худи и сделать коллабы со всеми?

Собака.ru
Как гражданину России разблокировать активы в Credit Suisse Как гражданину России разблокировать активы в Credit Suisse

На этапе нашей работы с банком Credit Suisse мы выбрали стратегию защиты клиента

Forbes
Медленно, но верно Медленно, но верно

Как определить, что ты слишком усердно занимаешься фитнесом

Лиза
Действительно ли слоны боятся мышей? Действительно ли слоны боятся мышей?

Действительно ли мышка может напугать слона?

ТехИнсайдер
«Как рассказать женщине, что мне хочется?»: 3 совета сексолога «Как рассказать женщине, что мне хочется?»: 3 совета сексолога

Как поговорить с партнершей о сокровенном?

Psychologies
Нарушения менструального цикла связали с повышенным риском мерцательной аритмии Нарушения менструального цикла связали с повышенным риском мерцательной аритмии

Женщины с нерегулярным циклом более подвержены сердечно-сосудистым заболеваниям

N+1
Бразильские зоологи встретили гигантского муравьеда-альбиноса Бразильские зоологи встретили гигантского муравьеда-альбиноса

Зоологи поделились свежими фотографиями гигантского муравьеда-альбиноса

N+1
Неуловимое сходство: как выглядит и чем занимается единственная дочь легендарного вокалиста группы «Король и шут» Неуловимое сходство: как выглядит и чем занимается единственная дочь легендарного вокалиста группы «Король и шут»

Невозможно поверить, что маленькая дочка Михаила Горшенева так выросла!

VOICE
Запутались в своих мыслях? Этот психологический тест Роршаха расскажет, что творится у вас в голове Запутались в своих мыслях? Этот психологический тест Роршаха расскажет, что творится у вас в голове

Готовы пройти тест Роршаха и узнать кое-что интересное о себе?

ТехИнсайдер
Фавориты и фаворитки Фавориты и фаворитки

Самые знаменитые фавориты и фаворитки

Дилетант
Ритуалы в день рождения: что делать, чтобы привлечь удачу на весь год Ритуалы в день рождения: что делать, чтобы привлечь удачу на весь год

День рождения — не просто дата, которая прибавляет года и полезные презенты

VOICE
Как быстро растут волосы, и что на это влияет Как быстро растут волосы, и что на это влияет

Волосы могут расти как медленнее, так и быстрее. Что на это влияет?

ТехИнсайдер
До «Мира» и МКС: как орбитальная станция «Скайлэб» помогла расширить знания о космосе До «Мира» и МКС: как орбитальная станция «Скайлэб» помогла расширить знания о космосе

Увлекательная история орбитальной станции «Скайлэб»

Вокруг света
А были ли деревни? А были ли деревни?

Как возник миф о потёмкинских деревнях?

Дилетант
Толщина женской коры мозга оказалась меньше мужской в странах с гендерным неравенством Толщина женской коры мозга оказалась меньше мужской в странах с гендерным неравенством

Как гендерное неравенство сказывается на человеческом мозге?

N+1
Петен, Пол Пот и король Сианук Петен, Пол Пот и король Сианук

Сложное царствование короля Камбоджи Сианука

Дилетант
Вернусь другой Вернусь другой

Ретрит пафосно называют «путешествием к себе». Что это такое на самом деле?

Новый очаг
Три десятилетия московской архитектуры: от капромантизма к будущему Три десятилетия московской архитектуры: от капромантизма к будущему

Разбираемся, что появилось в Москве в эпоху стихийной застройки

РБК
Геннадий Сайфулин: «На позорном собрании против Эфроса я единственный выступил в его защиту» Геннадий Сайфулин: «На позорном собрании против Эфроса я единственный выступил в его защиту»

Геннадий Сайфулин — один из культовых актеров поколения шестидесятых

Коллекция. Караван историй
Спорим, ты не знала, кем был первый мужчина-супермодель — вот как он выглядит сейчас Спорим, ты не знала, кем был первый мужчина-супермодель — вот как он выглядит сейчас

Знакомим тебя с красавцем, которому достался титул первого мужчины-супермодели

VOICE
Тянем-потянем Тянем-потянем

10 самых эффективных упражнений для поясницы (помогут снять боль в спине)

Лиза
Прозрачная вода и никакой слизи: как почистить дачный бассейн перед летом Прозрачная вода и никакой слизи: как почистить дачный бассейн перед летом

Как поддерживать бассейн в чистоте, чтобы он не стал местом размножения бактерий

ТехИнсайдер
10 cамых смешных российских комедийных сериалов 2010–2023 годов 10 cамых смешных российских комедийных сериалов 2010–2023 годов

Чтобы найти среди российских сериалов смешной, надо обладать терпением и силой

Maxim
Открыть в приложении