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

Драма на Артезиане Драма на Артезиане

Как раз в декабре у степных животных начинается важнейший этап в их жизни — гон

Наука и жизнь
Бразилец, покоривший мир: чем хорош орех кешью и кому нужно включить его в рацион Бразилец, покоривший мир: чем хорош орех кешью и кому нужно включить его в рацион

Мы спросили нутрициологов, в чем польза и вред кешью для здоровья человека

Вокруг света
Краткая история разводов, часть I: от Междуречья до Трансильвании Краткая история разводов, часть I: от Междуречья до Трансильвании

Разводы упоминаются даже на глиняных табличках, но какими они были?

Maxim
За хлебом тоже можно выходить красиво: как оставаться собранной в любой ситуации - гид от стилиста За хлебом тоже можно выходить красиво: как оставаться собранной в любой ситуации - гид от стилиста

Нет, не только модели выглядят отлично, пока просто гуляют по городу

VOICE
«Кладовые солнца» калужской земли «Кладовые солнца» калужской земли

Болота. Много или мало их в России?

Наука и жизнь
Нечеловеческие усилия: как битвы роботов способствуют развитию стартапов Нечеловеческие усилия: как битвы роботов способствуют развитию стартапов

Сооснователь Promobot: турнир «Битва роботов» — альтернатива акселераторам

Forbes
От прически до духов: что и почему (не) заводит мужчин От прически до духов: что и почему (не) заводит мужчин

Разбираемся в психологической, исторической, духовной природе пристрастий мужчин

Psychologies
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
«Все страхи Бо»: как видит мир тревожный человек, воспитанный нарциссической матерью «Все страхи Бо»: как видит мир тревожный человек, воспитанный нарциссической матерью

Добро пожаловать в мир Бо!

Psychologies
Больцман на танцполе Больцман на танцполе

Исследовали ли физики мош? Я вышел в интернет с таким вопросом

N+1
«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
Археологи уточнили возраст трех неандертальских погребений из Ла-Ферраси Археологи уточнили возраст трех неандертальских погребений из Ла-Ферраси

Археологи уточнили хронологию известного археологического памятника Ла-Ферраси

N+1
Смотрим второй сезон «Доисторической планеты» Смотрим второй сезон «Доисторической планеты»

Путешествие по Земле мелового периода продолжается

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
Tiny Bro из рода Tiguan. Тест-драйв Volkswagen Taos AWD 2023 года Tiny Bro из рода Tiguan. Тест-драйв Volkswagen Taos AWD 2023 года

Мы наконец-то получили шанс протестировать Volkswagen Taos AWD 2023 года

4x4 Club
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
Поддерживать, но не потакать: как помочь близкому, страдающему зависимостью Поддерживать, но не потакать: как помочь близкому, страдающему зависимостью

Важно четко осознать разницу между поддержкой зависимого человека и потаканием

Psychologies
От медосмотра до послеполетных работ: из чего складывается рабочий день бортпроводника От медосмотра до послеполетных работ: из чего складывается рабочий день бортпроводника

О подготовке к рейсу и обязанностях бортпроводников

ТехИнсайдер
ИИ нового поколения сможет работать на искусственных нейронах ИИ нового поколения сможет работать на искусственных нейронах

Ученые создали искусственные нейроны из трех слоев двумерных материалов

ТехИнсайдер
Миссия: металл Миссия: металл

Зонд Psyche должен будет осмотреть целиком металлический мир

ТехИнсайдер
Как засыпать без проблем: 6 простых рецептов — советы ароматерапевта Как засыпать без проблем: 6 простых рецептов — советы ароматерапевта

Ароматерапевт поделилась рецептами, которые помогут побороть бессонницу

Psychologies
5 самых коротких войн в истории 5 самых коротких войн в истории

Войны, которые заканчивались за несколько часов

ТехИнсайдер
Как император Марк Аврелий управлял своими эмоциями и почему это полезно знать сегодня Как император Марк Аврелий управлял своими эмоциями и почему это полезно знать сегодня

Ведение дневника помогло римскому правителю развить эмоциональный интеллект

ТехИнсайдер
За молоком За молоком

В выходные жена послала меня за молоком в деревню

Вокруг света
Солнце Солнце

«Солнце не только великий созидатель, но и великий разрушитель»

Здоровье
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
Брак — это не только сделка: как появилось замужество по любви и право на развод Брак — это не только сделка: как появилось замужество по любви и право на развод

Отрывок из книги «Неприглядная история» от блога «АСЯ ЗНАЕТ»

Forbes
«Кроссовки продаются вместе с Тицианом»: Екатерина Макдугалл о современных аукционах «Кроссовки продаются вместе с Тицианом»: Екатерина Макдугалл о современных аукционах

Зачем аукционные дома выстраивают вокруг себя целые экосистемы

Forbes
Пять уроков, которые можно вынести из деловых переговоров в «Наследниках» — сериале о владельцах медиаконгломерата Пять уроков, которые можно вынести из деловых переговоров в «Наследниках» — сериале о владельцах медиаконгломерата

Какие проблемы поведения на деловых переговорах можно увидеть в «Наследниках»

VC.RU
Александр Уткин Александр Уткин

Александр Уткин в своих работах переплетает супергероику с классикой

Правила жизни
Открыть в приложении