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

Труба, валторна и фрак Труба, валторна и фрак

Как важными свидетелями событий военного времени становятся личные вещи

Дилетант
«Моя жизнь: до изгнания»: читаем фрагмент автобиографии художника Михаила Шемякина «Моя жизнь: до изгнания»: читаем фрагмент автобиографии художника Михаила Шемякина

Шесть небольших глав книги Михаила Шемякина «Моя жизнь: до изгнания»

Правила жизни
Нюрнбергские расовые законы Нюрнбергские расовые законы

Антисемитизм лежал в основе нацистской идеологии

Дилетант
Ученые разобрались в механизмах действия мутации у шотландки без боли и тревожности Ученые разобрались в механизмах действия мутации у шотландки без боли и тревожности

Ученые подобрались к новым возможностям регуляции эндоканнабиноидной системы

N+1
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
Когда можно сесть за руль после алкоголя: сколько промилле разрешено Когда можно сесть за руль после алкоголя: сколько промилле разрешено

Как определить, когда после застолья можно садиться за руль?

РБК
Экспериментальный препарат защитил мозг мышей от ВИЧ-инфекции Экспериментальный препарат защитил мозг мышей от ВИЧ-инфекции

Молекула преодолела гематоэнцефалический барьер

N+1
«Не привлеки я столько внимания, произвела бы революцию»: главное из интервью Элизабет Холмс — первого с 2016 года «Не привлеки я столько внимания, произвела бы революцию»: главное из интервью Элизабет Холмс — первого с 2016 года

Элизабет Холмс планирует продолжить работу над новыми проектами даже в тюрьме

VC.RU
Вернуть себе силы Вернуть себе силы

О чем нам стоит знать, чтобы справиться с проживанием печали и страданий?

Psychologies
Эволюция русалочки: нужен ли под водой темный цвет кожи Эволюция русалочки: нужен ли под водой темный цвет кожи

Существует ли эволюционная выгода для русалок от темной кожи под водой?

СНОБ
«Оля хайпилась на разводе, меня хотели заснять с любовницей»: Дмитрий Тарасов рассказал, как ушел от Бузовой «Оля хайпилась на разводе, меня хотели заснять с любовницей»: Дмитрий Тарасов рассказал, как ушел от Бузовой

Дмитрий Тарасов заверил, что не изменял Ольге Бузовой с нынешней супругой

VOICE
Третий «лишний»: чем опасно влияние политики и религии на суды Третий «лишний»: чем опасно влияние политики и религии на суды

Личные предпочтения судьи, могут положительно сказаться на качестве правосудия

Forbes
33 совета, которые спасут ваш отпуск 33 совета, которые спасут ваш отпуск

Потратьте немного времени и продумайте аптечку в путешествие

Новый очаг
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
Как Варвара Кашеварова-Руднева стала врачом, несмотря на запреты и травлю Как Варвара Кашеварова-Руднева стала врачом, несмотря на запреты и травлю

К женщинам-врачам в Российской империи относились с откровенным предубеждением

Forbes
Волшебная страна Биармия и викинги: чудеса карело-финских мифов, о которых вы наверняка не слышали Волшебная страна Биармия и викинги: чудеса карело-финских мифов, о которых вы наверняка не слышали

Здесь обитали великаны и амазонки, которые способны были зачать от глотка воды

Вокруг света
Хромая утка на минном поле Хромая утка на минном поле

Лишь 32% американцев поддерживают выдвижение кандидатуры Байдена на второй срок

Эксперт
Забудь Серкана: невероятно красивые турецкие актеры, в которых невозможно не влюбиться Забудь Серкана: невероятно красивые турецкие актеры, в которых невозможно не влюбиться

Горячие красавцы из турецких сериалов. Собрали специально для тебя!

VOICE
Как заниматься своими финансами и меньше переживать? Стоит узнать! Как заниматься своими финансами и меньше переживать? Стоит узнать!

Как меньше переживать из-за денег?

ТехИнсайдер
Сибирский Хогвартс Сибирский Хогвартс

Еще часа два я плутал среди гигантских сосен, пока не вышел к зданию ФМШ

ТехИнсайдер
«Краткая история равенства» «Краткая история равенства»

Рассказ о том, как человечество, не смотря ни на что, стремилось к равноправию

N+1
Лучшие сериалы про маньяков. Часть 2 Лучшие сериалы про маньяков. Часть 2

Еще 13 сериалов для любителей безопасно пощекотать себе нервы

Maxim
6 продуктов с высоким содержанием коллагена для здоровья суставов и гладкой кожи 6 продуктов с высоким содержанием коллагена для здоровья суставов и гладкой кожи

Коллаген - очень важный белок для нашего организма

ТехИнсайдер
Дневные бабочки появились 100 миллионов лет назад в Северной Америке Дневные бабочки появились 100 миллионов лет назад в Северной Америке

История чешуекрылых (Lepidoptera) насчитывает сотни миллионов лет

N+1
Человек, улетевший в космос из своей комнаты: что рассказал миру Илья Кабаков Человек, улетевший в космос из своей комнаты: что рассказал миру Илья Кабаков

Илья Кабаков — самый известный и успешный российский современный художник

Forbes
«Сам никакой связи со своим поколением я не чувствую» «Сам никакой связи со своим поколением я не чувствую»

Только на вторых пробах я почувствовал, что герой во мне рисуется и рождается

OK!
Алина Ланина: «Вот он, тот самый момент, счастливый билет в моих руках, мне бы начать прыгать от радости, а я — в слезы» Алина Ланина: «Вот он, тот самый момент, счастливый билет в моих руках, мне бы начать прыгать от радости, а я — в слезы»

Как Алине Ланиной удается совмещать материнство и съемки

Коллекция. Караван историй
Возрастная забывчивость или болезнь Альцгеймера: когда пора бить тревогу — 5 примеров из жизни Возрастная забывчивость или болезнь Альцгеймера: когда пора бить тревогу — 5 примеров из жизни

Как понять, что пора беспокоиться об изменениях памяти ваших пожилых близких?

Psychologies
Российский кутюр в Париже и имя в массах: что Валентин Юдашкин сделал для моды Российский кутюр в Париже и имя в массах: что Валентин Юдашкин сделал для моды

Почему именно Валентин Юдашкин знаменит далеко за пределами России?

Правила жизни
Лекарство от ВИЧ: как ученые из России и США вплотную подошли к решению проблемы «чумы ХХ века» Лекарство от ВИЧ: как ученые из России и США вплотную подошли к решению проблемы «чумы ХХ века»

Можно ли создать эффективную вакцину против ВИЧ?

СНОБ
Открыть в приложении