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

20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели 20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели

Объекты и явления, при помощи которых твой секс будет еще великолепнее

Maxim
Популярность позитивной музыки возросла при потеплении и снизилась в дождь Популярность позитивной музыки возросла при потеплении и снизилась в дождь

Как связаны музыка и погода?

N+1
Сырная история Сырная история

Как люди научились варить сыры

Вокруг света
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
Чему учили школьников на НВП в СССР? Чему учили школьников на НВП в СССР?

В СССР в был предмет «Начальная военная подготовка». Чему на нем учили?

Maxim
Ромул и Рем: чей Рим? Ромул и Рем: чей Рим?

Как на самом деле был основан Рим?

Дилетант
Жирафы взвесили шансы и выбрали нужный контейнер Жирафы взвесили шансы и выбрали нужный контейнер

Маленький мозг не мешает жирафам мыслить статистически

N+1
«Любой может сдать». За сообщения в ГИБДД о пьяных стали платить «Любой может сдать». За сообщения в ГИБДД о пьяных стали платить

За сообщения о пьяных водителях в ГИБДД начали платить по 2–4 тыс. руб.

РБК
Враг рабства, исследователь Африки и «певец» британской исключительности: как вошел в историю Давид Ливингстон Враг рабства, исследователь Африки и «певец» британской исключительности: как вошел в историю Давид Ливингстон

Кто такой и чем прославился Давид Ливингстон

Вокруг света
«Меня ударили деньгами по лицу»: как беженец из Камеруна меняет правила в ММА «Меня ударили деньгами по лицу»: как беженец из Камеруна меняет правила в ММА

Почему соглашение Фрэнсиса с PFL может изменить правила игры в ММА

Forbes
Поразительные паразиты Поразительные паразиты

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

ТехИнсайдер
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
Как правильно оплатить парковку в Москве и обойтись без штрафов. Советы Как правильно оплатить парковку в Москве и обойтись без штрафов. Советы

Как работают платные парковки в Москве, какие есть способы оплаты и льготы

РБК
Дачное настроение Дачное настроение

Наш сборник советов поможет тебе вырастить хороший урожай

Лиза
«Океан — это непрозрачный шар, в который мы тыкаем иголочкой»: чем занимаются океанологи и как попасть в эту профессию «Океан — это непрозрачный шар, в который мы тыкаем иголочкой»: чем занимаются океанологи и как попасть в эту профессию

Чем интересна океанология и что нужно, чтобы изучать океан?

Вокруг света
«Сон под микроскопом» «Сон под микроскопом»

Чем обусловлена наша потребность во сне и откуда берется сонливость и усталость

N+1
Платье-футболка Платье-футболка

Как носить и с чем сочетать платье-футболку, чтобы не остаться незамеченной

Лиза
Серебро для браслетов царицы Хетепхерес добыли на Кикладских островах Серебро для браслетов царицы Хетепхерес добыли на Кикладских островах

Египтологи изучили находки, сделанные почти сто лет назад

N+1
Захар Ящин Захар Ящин

Захар Ящин известен как гениальный шрифтовик

Правила жизни
Иван Добронравов: «Я рад, что в моем окружении немало людей, которые могут сказать неприятную правду» Иван Добронравов: «Я рад, что в моем окружении немало людей, которые могут сказать неприятную правду»

Иван Добронравов рассказал о сложностях съемок в сериале «Вика-ураган»

VOICE
Чтение информационных табличек повысило привлекательность картин Чтение информационных табличек повысило привлекательность картин

У людей, которые прочитали информацию о содержании картины, расширяются зрачки

N+1
Дюран Дюран

Трудно найти русскоязычного человека, который не видел ни одного комикса Дюрана

Правила жизни
Транзитная зона: как устроена жизнь в мангровом лесу Транзитная зона: как устроена жизнь в мангровом лесу

Здесь а обитатели моря стоят перед выбором — какую из двух сред предпочесть

Вокруг света
Что такое углеводное окно и сахарное похмелье: важные вопросы о спорте и питании Что такое углеводное окно и сахарное похмелье: важные вопросы о спорте и питании

Какие продукты ускорят восстановление и почему не нужно демонизировать углеводы

Правила жизни
Не весь зуд из-за плохой гигены! Вот почему хочется чесаться Не весь зуд из-за плохой гигены! Вот почему хочется чесаться

Существует ли беспричинный зуд?

ТехИнсайдер
Москва-80, фигуристы и «Кармен»: как Зайцев и Юдашкин попали в историю спорта Москва-80, фигуристы и «Кармен»: как Зайцев и Юдашкин попали в историю спорта

Вячеслав Зайцев и Валентин Юдашкин оставили свой след даже в спорте!

Forbes
Почему советские джинсы так и не стали модными: причина тебя точно удивит! Почему советские джинсы так и не стали модными: причина тебя точно удивит!

Почему же за импортные джинсы люди были готовы отдать всю зарплату?

VOICE
Особенности тренировок в 20, 30 и 40 лет Особенности тренировок в 20, 30 и 40 лет

В юном и зрелом возрасте нагрузки на организм должны быть разными

Maxim
Мама, я создал! Ученые построили машину из Lego, чтобы выращивать человеческую кожу Мама, я создал! Ученые построили машину из Lego, чтобы выращивать человеческую кожу

Изобретение из Lego в десятки раз дешевле, чем современные биопринтеры

Вокруг света
Не только поэт: как Омар Хайям двигал науку вперед Не только поэт: как Омар Хайям двигал науку вперед

История знаменитого философа, сочинителя и ученого Омара Хайяма

Вокруг света
Открыть в приложении