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

Русский комиссар при Наполеоне Русский комиссар при Наполеоне

Как опрометчиво отдавать себя в руки врага, рассчитывая на его благородство!

Дилетант
Неприкосновенный запас Неприкосновенный запас

История тушенки и сгущенки насчитывает чуть более двух веков

Вокруг света
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
Привередливость в еде: черта характера, избалованность или расстройство пищевого поведения? Привередливость в еде: черта характера, избалованность или расстройство пищевого поведения?

Как отличить простую привередливость в еде и РПП?

Psychologies
Говорящие рыбы Говорящие рыбы

Как рыбы издают звуки?

Наука и жизнь
Простые, но важные правила удачных путешествий Простые, но важные правила удачных путешествий

Все отечественные автотуристы делятся на эпизодических и осознанных

4x4 Club
Хорошо забытое старое Хорошо забытое старое

Брюква, толокно и другие продукты, которые мы больше не едим, а зря

Лиза
Подвеска евразийки Подвеска евразийки

Как из костяного украшения вытащили ДНК его владелицы

N+1
Варвара Помидор Варвара Помидор

Варвара Помидор сочетает уникальное чувство цвета и умение работать со стилями

Правила жизни
Красавицы 90-х: куда пропали девушки Бонда, которых ты успела забыть Красавицы 90-х: куда пропали девушки Бонда, которых ты успела забыть

Роль возлюбленной главного шпиона мира еще не дает гарантию вечной славы

VOICE
Кому и зачем нужна осиная талия Кому и зачем нужна осиная талия

Зачем насекомым тонкая талия?

Наука и жизнь
IBM хочет построить квантовый компьютер объемом 100 000 кубит IBM хочет построить квантовый компьютер объемом 100 000 кубит

IBM объявила о планах создания квантового компьютера объемом 100 000 кубит

ТехИнсайдер
79-летний Роберт Де Ниро стал отцом: как это скажется на ребенке — ответ психолога 79-летний Роберт Де Ниро стал отцом: как это скажется на ребенке — ответ психолога

Рассуждаем о плюсах и минусах позднего родительства

Psychologies
Попугаи научились звонить сородичам по видеосвязи — и вот как это изменило домашних птиц Попугаи научились звонить сородичам по видеосвязи — и вот как это изменило домашних птиц

Без общения с себе подобными страдают не только люди

Вокруг света
5 самых важных приседаний: как распознать главную болезнь стремительно стареющего мира 5 самых важных приседаний: как распознать главную болезнь стремительно стареющего мира

Благодаря новому онлайн-инструменту можно будет выявлять серьезные заболевания

Вокруг света
Спорим, ты не знала, кем был первый мужчина-супермодель — вот как он выглядит сейчас Спорим, ты не знала, кем был первый мужчина-супермодель — вот как он выглядит сейчас

Знакомим тебя с красавцем, которому достался титул первого мужчины-супермодели

VOICE
Почем ненависть для народа Почем ненависть для народа

Как Венсан Кассель стал лицом злых улиц и лицом с обложки

Weekend
Ничего не делала, но устала: привычки, которые воруют энергию Ничего не делала, но устала: привычки, которые воруют энергию

Куда ушли энергия и силы при объективно нетрудной неделе?

VOICE
Солнце Солнце

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

Здоровье
Удаление небных миндалин оказалось эффективнее медикаментозного лечения хронического тонзиллита Удаление небных миндалин оказалось эффективнее медикаментозного лечения хронического тонзиллита

Лечение хронического тонзиллита помогает снизить риск его системных осложнений

N+1
«Я расплакалась после отъезда из России»: Яна Троянова призналась, что эмигрировала во Францию «Я расплакалась после отъезда из России»: Яна Троянова призналась, что эмигрировала во Францию

Яна Троянова устраивает жизнь во Франции

VOICE
Вокруг света в 80 лет: как две пенсионерки за 80 дней посетили 18 стран и Антарктиду Вокруг света в 80 лет: как две пенсионерки за 80 дней посетили 18 стран и Антарктиду

Подруги планировали приключение, и оно удалось

Вокруг света
Передать нельзя оставить: чем NASA обидело команду New Horizons Передать нельзя оставить: чем NASA обидело команду New Horizons

Почему одни хотят перейти к гелиофизике, а другие не готовы бросать пояс Койпера

N+1
За молоком За молоком

В выходные жена послала меня за молоком в деревню

Вокруг света
Летящие над водой Летящие над водой

Одна из самых интересных технологий, переживающая настоящий ренессанс – фойлы

ТехИнсайдер
Три десятилетия московской архитектуры: от капромантизма к будущему Три десятилетия московской архитектуры: от капромантизма к будущему

Разбираемся, что появилось в Москве в эпоху стихийной застройки

РБК
«Русское дворянство времен Александра I» «Русское дворянство времен Александра I»

Какими были отношения царя и правящего класса империи

N+1
Гонка за орбитальный кинематограф: съемка фильма Гонка за орбитальный кинематограф: съемка фильма

Россия первой в мире сняла на орбите художественный фильм. Но зачем?

ТехИнсайдер
Я у Папы — модельер: как итальянский органист начал одевать понтификов и представителей католического духовенства Я у Папы — модельер: как итальянский органист начал одевать понтификов и представителей католического духовенства

Восхищение убранством церкви определило жизненный путь Филиппо Сорчинелли

Вокруг света
Всё, что нужно знать о новом поколении Mitsubishi Outlander Всё, что нужно знать о новом поколении Mitsubishi Outlander

Каким получилось новое поколение Mitsubishi Outlander

4x4 Club
Открыть в приложении