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

Был или не был? Вот в чём вопрос Был или не был? Вот в чём вопрос

Да кто он такой, этот ваш Шекспир?

Дилетант
Обновление классики: к 5 языкам любви добавились еще два Обновление классики: к 5 языкам любви добавились еще два

Как выразить любовь вашему спутнику?

VOICE
История купальника: как борьба за право раздеться привела к обратному результату История купальника: как борьба за право раздеться привела к обратному результату

Раньше женщинам запрещали раздеваться, а теперь — одеваться

Forbes
Российские сериалы с самыми откровенными сценами Российские сериалы с самыми откровенными сценами

6 самых откровенных российских сериалов

Maxim
Студент Эйнштейн Студент Эйнштейн

Путь Эйнштейна в науку был совсем не таким прямым и естественным

Наука и жизнь
Мнение Microsoft: вот что больше всего отвлекает на работе и ухудшает продуктивность Мнение Microsoft: вот что больше всего отвлекает на работе и ухудшает продуктивность

Что мешает людям быть эффективными?

ТехИнсайдер
Транзитная зона: как устроена жизнь в мангровом лесу Транзитная зона: как устроена жизнь в мангровом лесу

Здесь а обитатели моря стоят перед выбором — какую из двух сред предпочесть

Вокруг света
В иерусалимских туалетах нашли древнейшие случаи заражения кишечными лямблиями В иерусалимских туалетах нашли древнейшие случаи заражения кишечными лямблиями

В отложениях возрастом более 2600 лет обнаружили следы паразитов

N+1
Как пережить период сессии без вреда для ментального здоровья: советы от психолога Как пережить период сессии без вреда для ментального здоровья: советы от психолога

Эксперт расскажет, как бороться с возникающими на фоне учебы проблемами

Psychologies
Зачем на самом деле была построена Великая Китайская стена? Зачем на самом деле была построена Великая Китайская стена?

Интересная и загадочная история Великой Китайской стены

Maxim
8 полезных привычек, которые помогут крепкому сну 8 полезных привычек, которые помогут крепкому сну

Что необходимо делать перед сном, чтобы сохранить свое здоровье

ТехИнсайдер
Вы в порядке: как «дорастить» и исцелить внутреннего подростка Вы в порядке: как «дорастить» и исцелить внутреннего подростка

Упражнения, которые помогут понять и поддержать внутреннего подростка

Psychologies
Перезагрузка Перезагрузка

Проверь, каких витаминов тебе не хватает

Лиза
Они живые и светятся Они живые и светятся

Зачем червям система биолюминесценции?

Наука и жизнь
Что выбор блюд говорит о вашем характере? Что выбор блюд говорит о вашем характере?

Пройдите тест, чтобы узнать, какой вкус преобладает в вашей жизни

Psychologies
Почему сносят диковинный Дом Советов в Калининграде Почему сносят диковинный Дом Советов в Калининграде

Печальная история уникального здания, которое похоже на голову робота

Maxim
Подвеска евразийки Подвеска евразийки

Как из костяного украшения вытащили ДНК его владелицы

N+1
ЦБ назвал условия для ремонта б/у деталями по ОСАГО. Чем рискуют водители ЦБ назвал условия для ремонта б/у деталями по ОСАГО. Чем рискуют водители

Применение деталей от других машин при ремонте за счет страховки ОСАГО допустимо

РБК
«Не привлеки я столько внимания, произвела бы революцию»: главное из интервью Элизабет Холмс — первого с 2016 года «Не привлеки я столько внимания, произвела бы революцию»: главное из интервью Элизабет Холмс — первого с 2016 года

Элизабет Холмс планирует продолжить работу над новыми проектами даже в тюрьме

VC.RU
Возраст олдувайских артефактов из Алжира оценили примерно в 1,77 миллиона лет Возраст олдувайских артефактов из Алжира оценили примерно в 1,77 миллиона лет

Ученые датировали находки из памятника Айн-Ханех

N+1
Рога и копыта Рога и копыта

Памятники быкам можно обнаружить по всей планете

Вокруг света
Венерианские «грозы» Леонида Ксанфомалити Венерианские «грозы» Леонида Ксанфомалити

Насколько своеобразны инопланетные стихии?

Наука и жизнь
12 лучших современных черно-белых фильмов 12 лучших современных черно-белых фильмов

Монохромная гамма еще не ушла из кинематографа

Maxim
Древний причал Фанагории построили из импортного камня Древний причал Фанагории построили из импортного камня

Строительный материал в Фанагорию везли из разных мест

N+1
Девятилетний мальчик нашел на даче у бабушки зуб мамонта. Находке 10 тысяч лет! Девятилетний мальчик нашел на даче у бабушки зуб мамонта. Находке 10 тысяч лет!

Мальчик и не представлял, что он нашел зуб мамонта возрастом 10 000 лет

ТехИнсайдер
«В детстве мне снилось, что я нахожусь среди темнокожих людей»: как живется в африканской глубинке миссионеру из Ростова-на-Дону «В детстве мне снилось, что я нахожусь среди темнокожих людей»: как живется в африканской глубинке миссионеру из Ростова-на-Дону

Команда волонтеров оказывает помощь жителям уголков Кении, Танзании и ДР Конго

Вокруг света
Пережить переезд: как помочь ребенку не забыть родной язык, если вы больше не живете в России Пережить переезд: как помочь ребенку не забыть родной язык, если вы больше не живете в России

Что важнее в другой стране — изучать родной язык или иностранный?

VOICE
Из маминой тени в леди-независимость: как менялся стиль Дакоты Джонсон - и чего ей это стоило Из маминой тени в леди-независимость: как менялся стиль Дакоты Джонсон - и чего ей это стоило

Вместе с профессиональным становлением Дакоты её стиль претерпевал изменения

VOICE
Черный чай против зеленого: какой полезнее Черный чай против зеленого: какой полезнее

Как черный и зеленый чаи влияют на здоровье?

ТехИнсайдер
Не надо бояться: как фигуристка выиграла медаль через 3 месяца после удаления опухоли Не надо бояться: как фигуристка выиграла медаль через 3 месяца после удаления опухоли

История Пайпер Гиллес, которая не стала чемпионкой мира, но добилась большего

Forbes
Открыть в приложении