Как светящиеся медузы вдохновили научную революцию

Простой вопрос о том, что заставляет медузу Aequorea victoria светиться зеленым, привел к созданию мощнейшего инструмента, преобразившего медицину и удостоенного Нобелевской премии.

В 1960 году исследователь Осаму Симомура пытался выделить светящийся фермент из медузы. После неудачных попыток, давших лишь слабое свечение, он вылил образцы в раковину. При контакте с морской водой произошла яркая синяя вспышка.

Симомура установил, что реакцию вызывал кальций в морской воде. Но поскольку медузы светятся зеленым, а не синим, он предположил существование дополнительного соединения. Им оказался уникальный белок, который Симомура назвал Зеленым Флуоресцентным Белком (GFP). Этот белок поглощал синий свет и излучал зеленый.

Гениальная идея

В середине 1980-х Мартин Чалфи, изучавший экспрессию генов у прозрачного круглого червя C. elegans, услышал о GFP. Его осенила идея: поскольку GFP — это белок, можно встроить кодирующую его ДНК в геном червя, заставив его светиться вместе с изучаемым геном. Это свечение стало бы маркером, показывающим, где и когда ген активен.

Метод Чалфи сработал. Невидимые биологические процессы стали видимыми.

Все цвета "мозговой радуги"

Исходный GFP имел ограничения: быстро тускнел и был только зеленого цвета. Биохимик Роджер Тсьен из UC San Diego создал новые варианты GFP — более яркие и светящиеся разными цветами ("Monomeric banana", "Tandem dimer tomato").

Разноцветные маркеры позволили наблюдать несколько процессов одновременно с беспрецедентной точностью. Исследователи из Гарварда использовали этот подход для картирования отдельных нейронов мозга мыши, создав знаменитое изображение "brainbow" ("мозговая радуга").

В 2008 году Симомура, Чалфи и Тсьен разделили Нобелевскую премию за открытие и развитие GFP. Эта научная революция началась с фундаментального исследования, взволнованных медуз и эксперимента, вылитого в раковину.