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

Эпоха тюрок. Печенеги Эпоха тюрок. Печенеги

С IX века хозяевами Великой степи становятся тюркоязычные народы

Дилетант
Пахнет мокрой шерстью в квартире? Научитесь правильно мыть свою собаку, чтобы от нее не пахло Пахнет мокрой шерстью в квартире? Научитесь правильно мыть свою собаку, чтобы от нее не пахло

Почему после водных процедур от вашего питомца пахнет "псиной"?

ТехИнсайдер
Можно ли учиться во сне? Можно ли учиться во сне?

А нельзя ли совместить сон с каким-нибудь занятием? Например, с учебой?

Наука и жизнь
Гиены из грота Гауттари погрызли неандертальские кости около 66-65 тысяч лет назад Гиены из грота Гауттари погрызли неандертальские кости около 66-65 тысяч лет назад

Группа ученых представила результаты исследований, проходивших в гроте Гуаттари

N+1
Как пили в СССР: алкогольные традиции Страны Советов Как пили в СССР: алкогольные традиции Страны Советов

Традиции, которые наработались в сфере пьянства в СССР

Maxim
Кто сделал первый в мире автомобиль с аэродинамическим кузовом? Кто сделал первый в мире автомобиль с аэродинамическим кузовом?

В 1923-м, появились первые в мире автомобили, созданные с учетом аэродинамики

Maxim
Что почитать из научного фэнтези: книги, которые вам точно понравятся Что почитать из научного фэнтези: книги, которые вам точно понравятся

Книги, которые успешно сочетают в себе фэнтези и научную фантастику

ТехИнсайдер
Пространство для рефлексии о прошлом: как Лидия Лобанова развивает Музей криптографии Пространство для рефлексии о прошлом: как Лидия Лобанова развивает Музей криптографии

Как говорить о современных технологиях и неудобном прошлом с разными возрастами

Forbes
Повысить либидо: 4 упражнения для возвращения желания Повысить либидо: 4 упражнения для возвращения желания

Упражнения, которые помогут повысить либидо

Psychologies
Транспорт будущего Транспорт будущего

Вот уже шесть лет мы пишем про летающие автомобили и стоим рядом с прототипами

ТехИнсайдер
Радиошум земных вышек мобильной связи оказался недоступен для обнаружения с ближайших звезд Радиошум земных вышек мобильной связи оказался недоступен для обнаружения с ближайших звезд

Утечка излучения от вышек мобильной связи на Земле не может быть обнаружена

N+1
Токсичный брак: 5 признаков деструктивных отношений Токсичный брак: 5 признаков деструктивных отношений

Как распознать первые признаки деструктивных отношений?

Psychologies
Лена Ужинова Лена Ужинова

Лена Ужинова — одна из самых известных и титулованных российских художников

Правила жизни
Отступление авангарда Отступление авангарда

Как Николай Суетин и Илья Чашник оказались молодыми художниками не вовремя

Weekend
Палеонтологи подтвердили существование муста у мамонтов Палеонтологи подтвердили существование муста у мамонтов

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

N+1
Уйти нельзя остаться: где поставить запятую, если мы только начали терапию Уйти нельзя остаться: где поставить запятую, если мы только начали терапию

Как понять, сколько сессий у психолога достаточно пройти?

Psychologies
Как ничто стало нечто и почему это так важно? Как ничто стало нечто и почему это так важно?

Изобретение нуля

Наука и жизнь
«Я была малолеткой, никто не желал мне помогать»: почему женщины идут в проституцию «Я была малолеткой, никто не желал мне помогать»: почему женщины идут в проституцию

Отрывок из книги Роберта Колкера «Исчезнувшие девушки»

Forbes
Как вывести пятно от красного вина с чего угодно: полный гайд Как вывести пятно от красного вина с чего угодно: полный гайд

Полный гайд, который поможет быстро удалить вино с любой поверхности

ТехИнсайдер
Нарушения менструального цикла связали с повышенным риском мерцательной аритмии Нарушения менструального цикла связали с повышенным риском мерцательной аритмии

Женщины с нерегулярным циклом более подвержены сердечно-сосудистым заболеваниям

N+1
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
Как избавиться от укуса комара и чем лечить зуд. Советы врача Как избавиться от укуса комара и чем лечить зуд. Советы врача

Как облегчить боль от укусов комаров и избежать осложнений?

РБК
Мария Командная — Forbes: «Я поняла, что предпринимательство — это тот же спорт» Мария Командная — Forbes: «Я поняла, что предпринимательство — это тот же спорт»

Спортивная журналистка Мария Командная вошла в шорт-лист в неожиданном качестве

Forbes
10 лучших игр на Нинтендо Свитч: рейтинг 2023 года 10 лучших игр на Нинтендо Свитч: рейтинг 2023 года

Лучшие игры на Нинтендо 2023 года — 10 шедевров, обязательных к прохождению

CHIP
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
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
Можно ли использовать ИИ в медицине и здравоохранении? Пока — нет Можно ли использовать ИИ в медицине и здравоохранении? Пока — нет

Комплексная этическая основа для использования ИИ в здравоохранении и медицине

ТехИнсайдер
«5 уроков, которые я извлекла из психотерапии»: личный опыт «5 уроков, которые я извлекла из психотерапии»: личный опыт

Даже те, кто идет в психологи, не сразу могут оценить пользу психотерапии

Psychologies
Отпускной набор Отпускной набор

Возможно ли не набирать вес даже в отеле «всё включено»?

Новый очаг
Квантовая жидкость кристаллизовалась при нагревании Квантовая жидкость кристаллизовалась при нагревании

Европейские физики обнаружили необычный эффект квантовой жидкости

N+1
Открыть в приложении