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

Бои семейного значения Бои семейного значения

Вроде бы что может быть естественнее семейной жизни? Ан нет!

Дилетант
Несогласие со смертью: почему у умирающих вся жизнь проносится перед глазами? Несогласие со смертью: почему у умирающих вся жизнь проносится перед глазами?

Что происходит с мозгом сразу после последнего удара сердца

Вокруг света
Био-механизм Био-механизм

Пауки, пожалуй, самые высокотехнологичные существа на планете

Вокруг света
Дерзкие кудри Дерзкие кудри

Секреты здоровья вьющихся волос. 7 правил для идеальных локонов

Лиза
Краткий ликбез по странным женским увлечениям: знаки зодиака, карты Таро, соционика и прочая хиромантия Краткий ликбез по странным женским увлечениям: знаки зодиака, карты Таро, соционика и прочая хиромантия

Современные мистические увлечения: в чем их суть и влияют ли они на реальность

Maxim
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
Стоит ли смотреть уругвайский хоррор «Эпидемия: Вирус 32»: рецензия MAXIM Стоит ли смотреть уругвайский хоррор «Эпидемия: Вирус 32»: рецензия MAXIM

Отрадно узнать, что кроме футбола и джунглей в Уругвае водятся зомби

Maxim
Опубликован первый черновик человеческого пангенома Опубликован первый черновик человеческого пангенома

Консорциум референсного пангенома человека показал результаты своей работы

N+1
Надо было просто умножить на 20: как ученые разгадали секрет «космического» календаря майя Надо было просто умножить на 20: как ученые разгадали секрет «космического» календаря майя

Ученые увидели, что древний календарь майя отражает синодические периоды планет

Вокруг света
Как Мария Цебрикова спорила с писателями о женщинах и защищала права заключенных Как Мария Цебрикова спорила с писателями о женщинах и защищала права заключенных

Мария Цебрикова разоблачала «мужской взгляд» писателей на женских персонажей

Forbes
70% россиян готовы к искусственному оплодотворению: результаты опроса о репродуктивном здоровье 70% россиян готовы к искусственному оплодотворению: результаты опроса о репродуктивном здоровье

Что россияне знают о репродуктивном здоровье?

Psychologies
«Я был готов стать отцом»: бывший муж Настасьи Самбурской высказался после рождения первенца «Я был готов стать отцом»: бывший муж Настасьи Самбурской высказался после рождения первенца

Кирилл Дыцевич рассказал, как его изменило отцовство

VOICE
Почему среди 50 самых высокооплачиваемых спортсменов мира оказалась лишь одна женщина Почему среди 50 самых высокооплачиваемых спортсменов мира оказалась лишь одна женщина

Спортсменкам догнать коллег-мужчин не позволяют более низкие зарплаты

Forbes
Харрисон Форд побеждает нацистов: каким получилось прощание с «Индианой Джонсом» Харрисон Форд побеждает нацистов: каким получилось прощание с «Индианой Джонсом»

«Индиана Джонс и Колесо судьбы» — идеальное прощание с любимым героем

Forbes
«Следует прислушиваться к женщинам в вопросах мира»: как работают «Матери Беслана» «Следует прислушиваться к женщинам в вопросах мира»: как работают «Матери Беслана»

О взаимодействии с властью и о голосах женщин на Северном Кавказе и о том

Forbes
«Убийца «Священный паук» — леденящий триллер о том, как иранское общество оправдывало маньяка «Убийца «Священный паук» — леденящий триллер о том, как иранское общество оправдывало маньяка

Чего ждать от фильма «Убийца «Священный паук» Али Аббаси

Правила жизни
Как лучше худеть — быстро или медленно? Эксперты все объяснили! Как лучше худеть — быстро или медленно? Эксперты все объяснили!

У специалистов есть объяснение, почему спешить с похудением не нужно

ТехИнсайдер
Как создавался образ Дарта Вейдера — главного кинозлодея в истории Как создавался образ Дарта Вейдера — главного кинозлодея в истории

Но как появился этот образ и почему Лорд ситхов выглядит именно так?

Правила жизни
«Ты — мой!»: что делать, если вы собственник «Ты — мой!»: что делать, если вы собственник

Как избавиться от собственнического инстинкта и создать доверительные отношения

Psychologies
Осваиваем Луну: кто побеждает в многолетней гонке за освоение спутника Земли Осваиваем Луну: кто побеждает в многолетней гонке за освоение спутника Земли

Кто станет лидером лунной гонки, ведь на пятки американцам наступает Китай?

ТехИнсайдер
Кайф или больше? Кайф или больше?

Как побороть свои аддикции?

Men Today
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
Яблони в цвету. какое чудо! Яблони в цвету. какое чудо!

Декоративные яблони — садовая группа, переживающая новый расцвет

Наука и жизнь
Сокращение выбросов дихлорметана поможет сохранить озоновый слой над тропиками Сокращение выбросов дихлорметана поможет сохранить озоновый слой над тропиками

Ученые смоделировали влияние галогенсодержащих веществ на озоновый слой

N+1
Другая вода и почти нет кислорода: чем манит ученых «голубая дыра» глубиной 274 м на дне океана? Другая вода и почти нет кислорода: чем манит ученых «голубая дыра» глубиной 274 м на дне океана?

Содержимое этого гигантского конуса расскажет о древней Земле

Вокруг света
Что делать, если у вашего партнера другие ценности и принципы? Что делать, если у вашего партнера другие ценности и принципы?

Отличия в системах ценностей и принципов способны вызвать серьезные конфликты

Psychologies
Phoenix: амбициозный проект Phoenix: амбициозный проект

Проект Phoenix основан на аккуратном «пилотируемом» подходе к обучению

ТехИнсайдер
В поисках гробницы Клеопатры археологи нашли «геометрический чудо-туннель» В поисках гробницы Клеопатры археологи нашли «геометрический чудо-туннель»

Археологи обнаружили огромный туннель, «геометрическое чудо»

ТехИнсайдер
Блиц-интервью: Михаил Пореченков Блиц-интервью: Михаил Пореченков

Михаил Пореченков рассказал о подготовке к новой роли и воспитанию детей

Лиза
Зачем нужны очки для компьютера? Простое объяснение Зачем нужны очки для компьютера? Простое объяснение

Почему стоит обратить внимание на очки для компьютера

ТехИнсайдер
Открыть в приложении