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

«Ледяная шерсть» «Ледяная шерсть»

Cекрет образования «ледяных волос» был частично раскрыт лишь совсем недавно

Наука и жизнь
Максим Матвеев: «Когда у меня появляется цель, мне абсолютно по барабану, как другие к этому отнесутся» Максим Матвеев: «Когда у меня появляется цель, мне абсолютно по барабану, как другие к этому отнесутся»

Максим Матвеев про правила счастья, смысл профессии и постельные сцены

Maxim
Образы вкуса и запаха Образы вкуса и запаха

Из чего состоит вкус?

Здоровье
EELS: уникальный робот-змей NASA, который будет исследовать льды и огромный океан на луне Сатурна EELS: уникальный робот-змей NASA, который будет исследовать льды и огромный океан на луне Сатурна

JPL создала самоходную автономную роботизированную змею

ТехИнсайдер
Антиалкогольная кампания Антиалкогольная кампания

В мае 1985 года советская власть дала старт очередному раунду борьбы с пьянством

Дилетант
Инженеры научили робомедузу переносить предметы Инженеры научили робомедузу переносить предметы

Инженеры разработали робомедузу с актуаторами на жидком диэлектрике

N+1
Глобальное потепление сказалось даже на рыбах! Узнайте как они изменились Глобальное потепление сказалось даже на рыбах! Узнайте как они изменились

Вот что нужно знать о влиянии климатического кризиса на размеры рыб

ТехИнсайдер
Какие тайны скрывают названия автопроизводителей Какие тайны скрывают названия автопроизводителей

Времена, когда компании брали фамилию основателя, давно прошли

4x4 Club
Oasis, Blur, Pulp и Suede. Что такое брит-поп Oasis, Blur, Pulp и Suede. Что такое брит-поп

Что такое брит-поп и о чем были песни «Большой четверки»

СНОБ
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
10 самых крутых и диких русских злодеев в голливудских фильмах 10 самых крутых и диких русских злодеев в голливудских фильмах

Самые известные русские злодеи в голливудских фильмах

Maxim
Петербург будущего Петербург будущего

Как из руины вернуть к жизни памятник конструктивизма

Собака.ru
Зина Портнова: как 15-летняя партизанка убила сотню немецких офицеров и умерла от страшных пыток так никого и не выдав Зина Портнова: как 15-летняя партизанка убила сотню немецких офицеров и умерла от страшных пыток так никого и не выдав

Как пятнадцатилетняя Зина Портнова оказалась в оккупации, но не сдалась

ТехИнсайдер
«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
Зеленая мечта идиота Зеленая мечта идиота

Если вы мечтали владеть старой отечественной машиной – вам сюда

Автопилот
В глубине Тихого океана нашли 4600 неизвестных видов животных. Поразительно! В глубине Тихого океана нашли 4600 неизвестных видов животных. Поразительно!

В зоне Кларион Клиппертон в Тихом океане обнаружено несколько странных существ

ТехИнсайдер
KG Mobility показала обновлённый пикап Musso, выходящий под названием Rexton Sports Culmen KG Mobility показала обновлённый пикап Musso, выходящий под названием Rexton Sports Culmen

Корейский пикап на базе внедорожника Rexton приобретает новое лицо

4x4 Club
«Вымогатель живет за мой счет»: Холли Берри выиграла суд за алименты у отца своей дочери «Вымогатель живет за мой счет»: Холли Берри выиграла суд за алименты у отца своей дочери

Холли Берри одержала победу в десятилетней тяжбе с манекенщиком Габриэлем Обри

VOICE
Алгоритмы против инфляции: что такое флэткоины и помогут ли они криптоинвесторам Алгоритмы против инфляции: что такое флэткоины и помогут ли они криптоинвесторам

Флэткоин — это новая криптовалюта, цена которой привязана к стоимости жизни

Forbes
Музей Ивана Музей Ивана

Однажды Иван Хафизов вдруг сфотографировал наличники...

Новый очаг
Дело вкуса: как формируются и почему меняются предпочтения в еде — объяснение нутрициолога Дело вкуса: как формируются и почему меняются предпочтения в еде — объяснение нутрициолога

Вкусовые предпочтения меняются со временем. Но с чем это может быть связано?

Psychologies
Что такое pleasure gap и почему женщины получают меньше удовольствия от секса Что такое pleasure gap и почему женщины получают меньше удовольствия от секса

Почему мы все еще далеки от сокращения pleasure gap в сексе?

Forbes
«Энергетические вампиры»: как от них защититься? «Энергетические вампиры»: как от них защититься?

Существуют люди, которые будто высасывают из нас радость. Откуда они берутся?

VOICE
Проблемы с сексом, тайная любовница Гитлера на протяжении 16 лет и жена на 36 часов: тяжелая судьба красавицы Евы Браун Проблемы с сексом, тайная любовница Гитлера на протяжении 16 лет и жена на 36 часов: тяжелая судьба красавицы Евы Браун

Имя Гитлера на слуху у всех, но что нам известно про любовницу и жену?

ТехИнсайдер
Связанные одной цепью Связанные одной цепью

Большинство людей, которые курят, уверены, что это помогает им не толстеть

Здоровье
Тест только для умных: 5 вопросов о «Титанике», с которыми столкнулись знатоки «Что? Где? Когда?» Тест только для умных: 5 вопросов о «Титанике», с которыми столкнулись знатоки «Что? Где? Когда?»

Знатоков эти вопросы чуть не потопили. А чтобы ответить, нужна только смекалка!

Maxim
Арктика, Антарктика Арктика, Антарктика

Путешествие на край Земли – не красивое выражение, а вполне реальный маршрут

Новый очаг
Арахисовый пластырь вылечил детей от аллергии Арахисовый пластырь вылечил детей от аллергии

Пластырь с арахисовым антигеном снижает чувствительность к арахису у детей

N+1
Колхоз – дело добровольное Колхоз – дело добровольное

Как в Советском Союзе «колхозили» запчасти для иностранных автомобилей

Автопилот
Четыре сыра Четыре сыра

Как сменить город на деревню и стать сыроваром

Вокруг света
Открыть в приложении