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

Анна Ларина-Бухарина Анна Ларина-Бухарина

Книга воспоминаний Анны Лариной-Бухариной

Дилетант
Средневековые колбы для дегустации мочи найдены на свалке лечебницы, возведенной на руинах куда более древнего строения Средневековые колбы для дегустации мочи найдены на свалке лечебницы, возведенной на руинах куда более древнего строения

Мусорная свалка эпохи Возрождения полна старых медицинских принадлежностей

ТехИнсайдер
Ненужная, но вездесущая ртуть Ненужная, но вездесущая ртуть

Употреблять щуку в пищу, оказывается, может быть небезопасно

Наука и жизнь
Кто и зачем на самом деле изобрел кириллицу (спойлер — нет, не Кирилл и Мефодий) Кто и зачем на самом деле изобрел кириллицу (спойлер — нет, не Кирилл и Мефодий)

Некоторые незыблемые знания не выдерживают столкновения с фактами

Maxim
Как включить клавиатуру на ноутбуке: все проще, чем кажется Как включить клавиатуру на ноутбуке: все проще, чем кажется

Рассказываем о том, как включить клавиатуру на ноутбуке несколькими способами

CHIP
Какие тайны скрывают названия автопроизводителей Какие тайны скрывают названия автопроизводителей

Времена, когда компании брали фамилию основателя, давно прошли

4x4 Club
Где берут энергию бактерии подледных озер Антарктиды Где берут энергию бактерии подледных озер Антарктиды

Как в условиях Антарктиды работает углеродный цикл?

ТехИнсайдер
Активный образ жизни обезболил людей Активный образ жизни обезболил людей

Тест выявил анальгетическое действие повседневной физической активности

N+1
Саудовская Аравия платит спортсменам миллионы и меняет правила игры Саудовская Аравия платит спортсменам миллионы и меняет правила игры

Щедрые участники рынка футбола могут уничтожать конкуренцию

Forbes
Ни в коем случае не выбрасывайте их! 5 гениальных идей, как использовать ключи-кольца от жестяных банок в быту Ни в коем случае не выбрасывайте их! 5 гениальных идей, как использовать ключи-кольца от жестяных банок в быту

«Ушки» банок действительно могут пригодиться в быту — ловите 5 идей!

ТехИнсайдер
Особенный ребенок Особенный ребенок

Как на ранних стадиях распознать, что с ребенком что-то не так

Лиза
«Красные метки — возможность переговоров»: как Ставрос Ниархос собирал свою коллекцию «Красные метки — возможность переговоров»: как Ставрос Ниархос собирал свою коллекцию

Отрывок из книги «Великие коллекционеры нашего времени. Франция и США»

Forbes
Прощайте, Красный Диор и русский Карден: как судьба связала Вячеслава Зайцева и Валентина Юдашкина - двух королей моды Прощайте, Красный Диор и русский Карден: как судьба связала Вячеслава Зайцева и Валентина Юдашкина - двух королей моды

Вячеслав Зайцев и Валентин Юдашкин: какую роль сыграл в их жизни фатум?

VOICE
Почему снижение популяции людей на Земле — это хорошо? Мнение эксперта Почему снижение популяции людей на Земле — это хорошо? Мнение эксперта

Будущее с меньшим количеством людей предлагает больше возможностей

ТехИнсайдер
В плюсе: как спортсмены-«зимники» заработали больше из-за изоляции В плюсе: как спортсмены-«зимники» заработали больше из-за изоляции

Несмотря на отстранение от турниров, многие спортсмены стали больше зарабатывать

Forbes
Опасное время: главный онколог России предупредил о начале периода, провоцирующего развитие самого агрессивного рака Опасное время: главный онколог России предупредил о начале периода, провоцирующего развитие самого агрессивного рака

Злоупотребление ультрафиолетовым излучением таит в себе опасности

VOICE
Российские иностранцевии заселили Южную Африку незадолго до пермского вымирания Российские иностранцевии заселили Южную Африку незадолго до пермского вымирания

Российские иностранцевии заселили Южную Африку незадолго до пермского вымирания

N+1
Письменная принадлежность: как предприимчивый француз обеспечил мир шариковыми ручками Письменная принадлежность: как предприимчивый француз обеспечил мир шариковыми ручками

Как Марсель Бик дал жизнь одному из символов потребительской революции XX века

Вокруг света
Макаки скоординировали движения друг с другом Макаки скоординировали движения друг с другом

Исследователи изучили социальную природу двигательной координации

N+1
Наташа Темежникова (North x Carolina) Наташа Темежникова (North x Carolina)

Наташа Темежникова сочетает любовь к андерграунду и интерес к поп-культуре

Правила жизни
Обновление классики: к 5 языкам любви добавились еще два Обновление классики: к 5 языкам любви добавились еще два

Как выразить любовь вашему спутнику?

VOICE
Тайна завещания Леонида Быкова Тайна завещания Леонида Быкова

Воспоминания Глеба Скороходова о Леониде Быкове

Коллекция. Караван историй
«Не ленитесь, если хотите сохранить любовь»: 5 шагов к укреплению отношений «Не ленитесь, если хотите сохранить любовь»: 5 шагов к укреплению отношений

Как мы сами себе мешаем строить крепкие отношения?

Psychologies
Яблони в цвету. какое чудо! Яблони в цвету. какое чудо!

Декоративные яблони — садовая группа, переживающая новый расцвет

Наука и жизнь
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
Палеонтологи подтвердили существование муста у мамонтов Палеонтологи подтвердили существование муста у мамонтов

Самцы мамонтов, как и современные слоны, были способны испытывать муст

N+1
Миллион пробил: самые дорогие наручные часы, проданные на аукционах Миллион пробил: самые дорогие наручные часы, проданные на аукционах

10 самых интересных мировых рекордов, проданных на аукционах наручных часов

Forbes
Александр Уткин Александр Уткин

Александр Уткин в своих работах переплетает супергероику с классикой

Правила жизни
Языки любви: что это такое и как с их помощью укрепить отношения? Языки любви: что это такое и как с их помощью укрепить отношения?

Какие бывают языки любви, как определить свой язык любви и язык партнера

ТехИнсайдер
«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
Открыть в приложении