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

Держаться корней Держаться корней

Людей восхищают деревья-долгожители, растущие на Земле сотни и тысячи лет

Вокруг света
Мелочь, а приятно Мелочь, а приятно

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

Лиза
Можно ли учиться во сне? Можно ли учиться во сне?

А нельзя ли совместить сон с каким-нибудь занятием? Например, с учебой?

Наука и жизнь
«Молчи, а то (не) сбудется»: верна ли теория о материализации мыслей? «Молчи, а то (не) сбудется»: верна ли теория о материализации мыслей?

Откуда появляется убеждение, что если произнести вслух опасения, то оно сбудется

Psychologies
Упражнения на ноги для ленивых: подборка от олимпийского чемпиона Никиты Кацалапова Упражнения на ноги для ленивых: подборка от олимпийского чемпиона Никиты Кацалапова

Можно ли поддерживать мышцы в тонусе, не отходя далеко от дивана?

Maxim
Катя Chepikk: «Стать большим артистом — это не мечта. Это мое предназначение» Катя Chepikk: «Стать большим артистом — это не мечта. Это мое предназначение»

Катя Chepikk не сомневается в своем успехе

ЖАРА Magazine
BMW с мотором поперек. Тест-драйв Changan CS85 Coupe BMW с мотором поперек. Тест-драйв Changan CS85 Coupe

Первый тест и обзор нового китайского кроссовера Changan CS85 Coupe

РБК
10 диких историй с марафонов Блиновской 10 диких историй с марафонов Блиновской

Различные истории обмана, которые поражают воображение

Psychologies
Не объедки, а остатки Не объедки, а остатки

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

Автопилот
С глаз долой: как справиться с «отпускной email-паникой» — страхом погрязнуть в неотвеченных письмах после отпуска С глаз долой: как справиться с «отпускной email-паникой» — страхом погрязнуть в неотвеченных письмах после отпуска

Несколько советов от управленцев, как не погрязнуть в неотвеченных письмах

VC.RU
«Я не могу написать свое имя, мне это запрещено»: Кейт Миддлтон не могла дать автографы детям «Я не могу написать свое имя, мне это запрещено»: Кейт Миддлтон не могла дать автографы детям

Кейт Миддлтон допустила редкие откровения о себе и о детях

VOICE
Как домашние черепахи захватили мир Как домашние черепахи захватили мир

Почему экологи стараются остановить распространение красноухой черепахи?

Наука и жизнь
«Нейроны печали»: где живут эмоции — взгляд ученых «Нейроны печали»: где живут эмоции — взгляд ученых

Что нейроученые думают об эмоциях?

Psychologies
Следствие ведут биохимики Следствие ведут биохимики

Здесь хранятся уникальные артефакты, связанные с событиями последних веков...

ТехИнсайдер
Поразительные паразиты Поразительные паразиты

Есть в паразитах и своя пугающая красота: они изящно манипулируют хозяевами

ТехИнсайдер
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
Он усадил ее тело на заднее сиденье автомобиля и отвез в Пубол: безумная любовь Сальвадора Дали к русской эмигрантке Он усадил ее тело на заднее сиденье автомобиля и отвез в Пубол: безумная любовь Сальвадора Дали к русской эмигрантке

Несмотря на непримечательную внешность, Елена Дьяконова, Гала, производила фурор

ТехИнсайдер
Курс на позитив Курс на позитив

Почему нам так нравится страдать и как обернуть уныние в свою пользу

Лиза
Маша и медведи: как выжить в мужском коллективе  самая полная инструкция Маша и медведи: как выжить в мужском коллективе  самая полная инструкция

Вот как следует себя вести в мужском коллективе, чтобы все было хорошо

VOICE
Красивые, но малоизвестные внучки советских кинозвезд: как живут и чем занимаются Красивые, но малоизвестные внучки советских кинозвезд: как живут и чем занимаются

Их бабушки и дедушки были кумирами не одного поколения

VOICE
От короткой стрижки до французского каре: как за год быстро и комфортно отрастить волосы От короткой стрижки до французского каре: как за год быстро и комфортно отрастить волосы

Как за 12 месяцев превратить даже самую короткую стрижку в аккуратное каре?

VOICE
Электрокапсула впитала жидкость и простимулировала желудок свиньи Электрокапсула впитала жидкость и простимулировала желудок свиньи

Ученые разработали проглатываемую капсулу, которая стимулирует желудок током

N+1
Оставаться нельзя выбраться Оставаться нельзя выбраться

Как выйти из френдзоны

Лиза
Любовь тут ни при чем Любовь тут ни при чем

Что такое «синдром разбитого сердца» и чем он опасен

Лиза
Пусть утро будет добрым! 5 вещей, которые надо сделать до 9 часов Пусть утро будет добрым! 5 вещей, которые надо сделать до 9 часов

Хочешь добиться успеха в делах? Начинай день правильно

Лиза
Миссионер, исследователь и борец с работорговлей: как Давид Ливингстон открыл миру внутреннюю Африку Миссионер, исследователь и борец с работорговлей: как Давид Ливингстон открыл миру внутреннюю Африку

Давид Ливингстон был бродячим проповедником и нес африканцам весть христианства

Вокруг света
Как зуммеры и миллениалы относятся к вождению и машинам? Интересный факт Как зуммеры и миллениалы относятся к вождению и машинам? Интересный факт

Процент людей с водительскими правами значительно снизился с 1980-х годов

ТехИнсайдер
От воздержания до терроризма: кто такие инцелы, где они обитают и чем опасны От воздержания до терроризма: кто такие инцелы, где они обитают и чем опасны

Глава из книги «Инцелы. Как девственники становятся террористами»

Psychologies
Пора вмешаться Пора вмешаться

К каким пластическим хирургам стоит записаться за самым актуальным преображением

Собака.ru
Детская травма или избалованность? Как расцветают нарциссы Детская травма или избалованность? Как расцветают нарциссы

Кто эти родители, чье обращение к ребенку влечет за собой нарциссизм?

Psychologies
Открыть в приложении