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

Семь марионеток Семь марионеток

Каким было правительство марионеточной «Финляндской Демократической Республики»

Дилетант
Есть ли жизнь после Tinder: 7 аналогичных приложений для знакомств Есть ли жизнь после Tinder: 7 аналогичных приложений для знакомств

Почему приложения для знакомств стали столь значимой частью нашей жизни

Psychologies
Самые страшные хоррор-книги последних лет Самые страшные хоррор-книги последних лет

Книги, от которых у вас будут мурашки

Maxim
Робость и любовь к людям: в этом секрет успеха пауков Джоро Робость и любовь к людям: в этом секрет успеха пауков Джоро

Паук Джоро может быть самым робким пауком из когда-либо описанных учеными

ТехИнсайдер
Может ли цвет настроения стать зелёным? Может ли цвет настроения стать зелёным?

К вопросу о развитии цветообозначений в разных языках

Наука и жизнь
«Простите, но это мое мнение»: за что вы не должны извиняться — 7 примеров «Простите, но это мое мнение»: за что вы не должны извиняться — 7 примеров

За что мы извиняемся, когда не нужно

Psychologies
От сына врага народа до звания «Красный Диор»: каким был путь Вячеслава Зайцева От сына врага народа до звания «Красный Диор»: каким был путь Вячеслава Зайцева

Вячеслав Зайцев: какой путь прошел кутюрье и как его имя вошло в историю

Forbes
Потерять счет времени в Венёве: что посмотреть и чем заняться в старинном тульском городе Потерять счет времени в Венёве: что посмотреть и чем заняться в старинном тульском городе

Экскурсия на день по родине лихого гусара поручика Ржевского и булочки «Венёвки»

Вокруг света
«Это было прекрасное путешествие»: какими были жизнь и карьера Тины Тернер «Это было прекрасное путешествие»: какими были жизнь и карьера Тины Тернер

Когершын Сагиева вспоминает личную историю Тины Тернер

Forbes
Шум не мешает пониманию прочитанного, но влияет скорость чтения Шум не мешает пониманию прочитанного, но влияет скорость чтения

Влияние звукового и визуального шума на обработку информации во время чтения

ТехИнсайдер
«Муж дал мне по голове»: беременная Милена Дейнега перенесла 9 секунд клинической смерти «Муж дал мне по голове»: беременная Милена Дейнега перенесла 9 секунд клинической смерти

Милена Дейнега призналась, что едва не погибла после семейного скандала

VOICE
Чемоданное настроение: 10 лайфхаков, чтобы собрать чемодан в поездку за полчаса Чемоданное настроение: 10 лайфхаков, чтобы собрать чемодан в поездку за полчаса

Скоро в отпуск? Как собрать чемоданы, рассказывает дизайнер Виктория Ирбаиева

VOICE
Дерзкие кудри Дерзкие кудри

Секреты здоровья вьющихся волос. 7 правил для идеальных локонов

Лиза
Нечеловеческие усилия: как битвы роботов способствуют развитию стартапов Нечеловеческие усилия: как битвы роботов способствуют развитию стартапов

Сооснователь Promobot: турнир «Битва роботов» — альтернатива акселераторам

Forbes
Мессенджер в голове: есть ли перспективы у «техно-телепатии» Мессенджер в голове: есть ли перспективы у «техно-телепатии»

Как людям обмениваться мыслями, не став жертвами унификации

VC.RU
Дмитрий Леонтьев. Якудза, сыр и калькулятор Дмитрий Леонтьев. Якудза, сыр и калькулятор

Глобализация провалилась, и с этим невозможно спорить

4x4 Club
«Девушка с прицепами», или как я вышла замуж с тремя детьми «Девушка с прицепами», или как я вышла замуж с тремя детьми

История Ольги Шустваль, автора книги «Путь материнства. Рождение силы»

Psychologies
Алексей Горбут Алексей Горбут

Горбут — знаток, последователь и апологет золотого века американских комиксов

Правила жизни
Волшебное сокровище? Небольшой клад с тысячелетними монетами нашли в лесу Италии Волшебное сокровище? Небольшой клад с тысячелетними монетами нашли в лесу Италии

Расследование выявило 175 римских монет возрастом 2000 лет

ТехИнсайдер
Аппетит уменьшается летом? Вот как стоит питаться в жару: советы эксперта! Аппетит уменьшается летом? Вот как стоит питаться в жару: советы эксперта!

Лайфхаки, которые помогут вашему организму чувствовать себя комфортнее в жару

ТехИнсайдер
Турция на пороге исторического выбора Турция на пороге исторического выбора

Запад продолжает играть против Эрдогана

Эксперт
Кто научит детей жизни в цифровом мире Кто научит детей жизни в цифровом мире

Кто должен стать для подростка главным проводником в цифровом пространстве?

СНОБ
Инструктаж от стилиста: как выбрать платье на лето, чтобы спрятать животик Инструктаж от стилиста: как выбрать платье на лето, чтобы спрятать животик

Фасоны платьев, в которых ты будешь чувствовать себя отлично и уверенно

VOICE
И кто научил быть звездой? Самые эпатажные российские знаменитости родом из деревни И кто научил быть звездой? Самые эпатажные российские знаменитости родом из деревни

Про этих знаменитостей точно можно сказать — сделали себя сами!

VOICE
Силу острой и хронической боли вычислили по работе коры больших полушарий Силу острой и хронической боли вычислили по работе коры больших полушарий

Оказалось, что с двумя типами боли связаны разные зоны коры мозга

N+1
«Доставляет удовольствие решать невозможные задачи» «Доставляет удовольствие решать невозможные задачи»

О старых и новых планах развития Камчатки в условиях исторических вызовов

Эксперт
8 продуктов для сияющей кожи лица 8 продуктов для сияющей кожи лица

Наш внешний вид и наше здоровье зависит от питания

ТехИнсайдер
7 ошибок в споре с рассерженным человеком 7 ошибок в споре с рассерженным человеком

Как вести себя с рассерженными людьми, чтобы не усугубить ситуацию?

Psychologies
Что нового в новом KIA Seltos? Что нового в новом KIA Seltos?

Обновлённый Seltos повысил свою ценность по всем параметрам

4x4 Club
Живые помощники: какие насекомые полезны для сада и как их можно привлечь? Живые помощники: какие насекомые полезны для сада и как их можно привлечь?

Порой настоящие герои не носят плащи — чтобы они не мешали их крыльям!

ТехИнсайдер
Открыть в приложении