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

Эмиграция, старая и новая Эмиграция, старая и новая

«Старая русская эмиграция приняла нас тепло»

Дилетант
Достопримечательности Земли обетованной: 7 удивительных чудес Израиля, которые должен увидеть каждый Достопримечательности Земли обетованной: 7 удивительных чудес Израиля, которые должен увидеть каждый

Эти места почитаются святыми в иудаизме, христианстве и исламе

Вокруг света
Краткая история разводов, часть I: от Междуречья до Трансильвании Краткая история разводов, часть I: от Междуречья до Трансильвании

Разводы упоминаются даже на глиняных табличках, но какими они были?

Maxim
Динозавр с Дикого запада: посмотрите на ящера с клювом, которого не смогли классифицировать ученые Динозавр с Дикого запада: посмотрите на ящера с клювом, которого не смогли классифицировать ученые

Палеонтологи обнаружили нового ринхозавра

Вокруг света
Гены древних людей Гены древних людей

Биолог Сванте Паабо создал отдельную научную дисциплину — палеогеномику

Наука и жизнь
Мнение экспертов: Марс должны покорять женщины-астронавты, а не мужчины. Вот почему! Мнение экспертов: Марс должны покорять женщины-астронавты, а не мужчины. Вот почему!

Исследование показало, что женщины лучше приспособлены для космический миссий

ТехИнсайдер
Жизнь сов: почему мы любим ночь Жизнь сов: почему мы любим ночь

Чем привлекает нас романтика темного времени суток?

Psychologies
Промокнуть за $80: в Дубае создали улицу, на которой всегда будет идти дождь Промокнуть за $80: в Дубае создали улицу, на которой всегда будет идти дождь

Эмираты представили туристам еще одно необычное развлечение

Вокруг света
Как была устроена армия Древнего Рима: сплошной стройбат и дедовщина Как была устроена армия Древнего Рима: сплошной стройбат и дедовщина

Как был устроен римский легион?

Maxim
4 недели на исполнение мечты: почему марафоны желаний не работают 4 недели на исполнение мечты: почему марафоны желаний не работают

Почему люди массово верят в чудеса? И почему такие чудеса невозможны?

Psychologies
Избегать избегания: как мы проживаем утрату (не только смерть) и почему горевать — нормально Избегать избегания: как мы проживаем утрату (не только смерть) и почему горевать — нормально

Отрывок из книги «Смерть в большом городе»

Inc.
Арктика, Антарктика Арктика, Антарктика

Путешествие на край Земли – не красивое выражение, а вполне реальный маршрут

Новый очаг
«Дон Масимо»: Максим Горький на Капри «Дон Масимо»: Максим Горький на Капри

Как жил знаменитый писатель Максим Горький в Италии?

Караван историй
Уроки сербского Уроки сербского

Милош Бикович — о тех уроках, которые ему преподнесла жизнь

Men Today
Одна вокруг света: сибирское лето в Южной Америке и пляж морских львов Одна вокруг света: сибирское лето в Южной Америке и пляж морских львов

217-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко: Буэнос-Айрес

Forbes
Куда податься в Вальпургиеву ночь: 7 «ведьминских» достопримечательностей Куда податься в Вальпургиеву ночь: 7 «ведьминских» достопримечательностей

Главный колдовской «праздник» отмечается в ночь на 1 мая. Где его провести?

Вокруг света
По магнитной картинке мозга можно прочесть жесты человека. И безо всякой трепанации По магнитной картинке мозга можно прочесть жесты человека. И безо всякой трепанации

Магнитная картинка мозга позволила «прочитать» активность мозга без трепанации

ТехИнсайдер
Отпускной набор Отпускной набор

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

Новый очаг
Как зарабатывать больше денег? Надо изучать философию в университете! Как зарабатывать больше денег? Надо изучать философию в университете!

Специалисты по философии зарабатывают больше денег, чем многие их сверстники

ТехИнсайдер
Посмотрите на самый большой рынок, которым заведуют женщины! Угадаете, где он находится? Посмотрите на самый большой рынок, которым заведуют женщины! Угадаете, где он находится?

Особенный рынок "Има Кейтель" — на нем работают только женщины

ТехИнсайдер
«От 0 и выше»: сколько сексуальных партнеров в среднем у мужчин и женщин — результаты опроса и мнение психолога «От 0 и выше»: сколько сексуальных партнеров в среднем у мужчин и женщин — результаты опроса и мнение психолога

Количество сексуальных партнеров — деликатная тема

Psychologies
Двуличное пространство: как интернет-коммуникации мешают и в чем помогают обществу Двуличное пространство: как интернет-коммуникации мешают и в чем помогают обществу

Почему регулирование цифровых креативных индустрий усиливается?

Forbes
7 продуктов питания, которые помогут вам выглядеть моложе 7 продуктов питания, которые помогут вам выглядеть моложе

Многие продукты питания могут стать частью омолаживающего ухода за кожей

ТехИнсайдер
Бабушка, мама, дочь: голливудские династии, где рождаются только красавицы Бабушка, мама, дочь: голливудские династии, где рождаются только красавицы

Глядя на эти знаменитые семьи, невозможно сказать, что природа отдыхает на детях

VOICE
Никита Демидов, патриарх оборонзаказа Никита Демидов, патриарх оборонзаказа

Никита Демидов — настоящий патриарх отечественной тяжёлой промышленности

Дилетант
История на свалке: эти вещи закопали в XVI веке из-за подозрения, что владельцы заражены чумой История на свалке: эти вещи закопали в XVI веке из-за подозрения, что владельцы заражены чумой

Люди так боялись заразиться чумой, что выбрасывали даже серебряные монеты

Вокруг света
Ленинский враг с нелестной репутацией Ленинский враг с нелестной репутацией

Мало кто так хорошо понимал ленинскую доктрину и практику, как Алексинский

Дилетант
От кларнета до «Эмми»: как сложилась жизнь Дженнифер Кулидж От кларнета до «Эмми»: как сложилась жизнь Дженнифер Кулидж

Через что пришлось пройти Дженнифер Кулидж, чтобы попасть на вершину Олимпа

ЖАРА Magazine
Не только поесть: 5 причин, которые заставляют нас регулярно посещать кафе и рестораны Не только поесть: 5 причин, которые заставляют нас регулярно посещать кафе и рестораны

Как владельцы заведений получают выгоду, играя на наших чувствах

Вокруг света

Каждый аутфит Эммы Уотсон вызывает резонанс!

VOICE
Открыть в приложении