Илья Викторович Ямпольский – лауреат премии в области будущих технологий «ВЫЗОВ» за 2025 год в номинации «Прорыв» за расшифровку молекулярных механизмов биолюминесценции и создание светящихся растений.
О ЛАУРЕАТЕ: Илья Ямпольский родился в 1979 году в Москве. Окончил биологический класс Московской школы №1543. С 1996 по 2001 годы учился в Высшем химическом колледже РАН. Еще студентом работал в лабораториях Института органической химии имени Зелинского РАН и Института элементоорганических соединений имени Несмеянова РАН. С 2000-го работает в Институте биоорганической химии имени Шемякина и Овчинникова РАН. В 2009 году получил степень кандидата химических наук в области биохимии за работу по изучению структуры хромофоров в GFP-подобных флуоресцентных белках. В 2016 году защитил докторскую диссертацию, посвященную изучению новых люциферинов – субстратов биолюминесцентных реакций.
Свечение живых организмов представлено во всех царствах живой природы, кроме растений. Вместе с коллегами Илья Ямпольский открыл новые люциферины, в том числе обеспечивающие свечение грибов, расшифровал полный биохимический путь люминесценции, а затем – впервые в мире – с помощью генной инженерии полностью перенес этот биохимический путь, все необходимые гены в растения. Так были созданы первые в истории светящиеся растения. Затем команда лауреата сумела увеличить светимость этих растений в тысячу раз и наладить коммерческое производство светящихся комнатных растений.
– В этом году лауреатами премии «Вызов» стали сразу несколько ученых-химиков. На Ваш взгляд, насколько сейчас химия в тренде среди научных направлений и какое место на мировой научной арене занимает российская химия?
– Химия находится в тренде благодаря своей фундаментальной роли в биомедицине, энергетике и новых материалах. В 2025 году несколько химиков стали лауреатами престижных премий, что подчеркивает актуальность дисциплины. Что касается России, ее химическая наука традиционно сильна в таких областях, как органический синтез, каталитические процессы, полимерные материалы и других. У нас работают крупные центры и НИИ, например, в Москве и Сибири, а российские исследователи публикуют результаты в ведущих мировых журналах. В общемировом масштабе российская химия занимает прочные позиции благодаря фундаментальным исследованиям и прикладным разработкам. Научные достижения наших химиков, будь то разработка новых соединений или методов синтеза, по-прежнему признаются в мире.
– Вас всегда привлекали тайны свечения живых организмов?
– С детства я любил экспериментировать, мне всегда было интересно, как устроено то или иное. Это предопределило выбор научной карьеры. Окончил Высший химический колледж РАН и Московскую школу №1543, где получил прочную теоретическую базу. Будучи студентом, начал работать в лаборатории в Институте органической химии им. Зелинского. Это дало опыт исследований и понимание, как интересно работать над конкретными научными задачами. Потом аспирантура у Сергея Анатольевича Лукьянова направила меня на изучение открытых в нашем институте флуоресцентных белков, а новая мегагрантовская программа нобелевского лауреата Осаму Шимомуры – на биолюминесценцию. Я думаю, что смог попасть в большую науку благодаря биоклассу.
ФАКТЫ: Свечение живых организмов издавна привлекало внимание человечества. Чего стоят только восторженные эмоции от ночного купания в светящемся прибое на Черном море или многочисленные сказки и легенды про светлячков! Природа «живого света» долгое время оставалась непонятной людям. Лишь в 17 веке выдающийся естествоиспытатель, один из основателей Лондонского королевского общества и исследователь кислорода Роберт Бойль, сумел доказать химическую природу биолюминесценции, установив, что для этого процесса, как и для горения, необходим кислород. Еще долгое время в науке существовало мнение, что люминесценция живых организмов вызвана свечением белого фосфора, находящегося где-то в тканях. Лишь в 1880-х годах французский фармаколог Рафаэль Дюбуа сумел доказать, что фосфор здесь ни при чем, а для свечения, помимо кислорода, нужны два компонента: особый белок и органическая молекула-субстрат. Дюбуа предложил называть белок-фермент люциферазой, а молекулу-субстрат люциферином.
– Откуда пошла эта любовь именно к данной области изучения?
– В какой-то момент своей жизни мне стало очень интересно, как и почему биолюминесцентные организмы светятся. Этот интерес и стал основой для расшировки структур люциферинов, а в последствии и изучения пути биосинтеза люциферина грибов.
– Чем полезна Ваша разработка для обычных людей, помимо приобретения светящихся растений для интерьера? Или это немного другая история?
– Светящиеся растения – это, в первую очередь, новая платформа для неинвазивного мониторинга живых систем. Грибной путь биолюминесценции удачно «стыкуется» с растительным метаболизмом через кофейную кислоту и дает непрерывное свечение без добавления внешних реагентов: растение светится всю жизнь, и это свечение можно фиксировать даже обычной камерой, не ухудшая его жизнеспособность. На практике это означает, что растения можно превращать в биосенсоры: по изменению яркости или распределения свечения в тканях видно, как они реагируют на гормоны, стресс, повреждения, инфекции, нехватку воды и другие факторы – то есть мы получаем информацию о физиологии растений без нарушения целостности растений и сложной пробоподготовки. Для обычного человека это конвертируется в прикладные эффекты не напрямую, а через технологии: ускорение селекции и агробиотеха (более устойчивые сорта и более точное применение агрохимии). Ну и не будем забывать о том, что светящиеся растения – как раз продукт для потребительского рынка.
К сожалению, пока что продажа в России светящихся комнатных растений не разрешена. Однако дальнейшее развитие технологии может привести к более интересным применениям. И речь даже не о потенциальном ботаническом саде в стиле фильма «Аватар», который может стать развлекательно-познавательным аттракционом, или вариантом уличного освещения при помощи люминесцентных деревьев. Использование люминесценции вместо флуоресценции в качестве биомаркера позволяет избавиться от фонового света, присущего флуоресцентным системам, и фототоксичности. Открытые лауреатом люциферин-люциферазные системы широко применяются в биологии и биомедицинских исследованиях. Разработанный Ильей Ямпольским метод комплексного переноса целых биохимических цепочек из царства в царство может быть в будущем использован для решения такой важнейшей проблемы, как фиксация азота самими растениями.
– Можете ли Вы дать прогнозы на вектор развития отечественной и мировой науки на ближайшее будущее, лет на 10 например? Какие революционные открытия могут нас ждать в скором времени и какое изобретение нужнее всего сейчас человечеству?
– Мне кажется, мы увидим бурный рост искусственного интеллекта в биотехнологиях. Например, он все активнее участвует в открытиях и разработках лекарств, новых материалов и даже самих экспериментов. В ближайшие годы также ожидаются прорывы в медицине (генно-инженерные терапии и регенеративные технологии), энергетике (новые материалы для аккумулирования энергии, устойчивые источники) и в экологических решениях. В России тоже растет внимание к амбициозным проектам: усиливается исследовательская база в области искусственного интеллекта и квантовых технологий, активно развиваются биофармацевтика и агротех. Например, наша команда планирует начать новый проект в области синтетической биологии в отношении самостоятельной азотфиксации растениями.
Беседовал Дмитрий ЧЕРНЫШЕВ
Фото с сайта премиявызов.рф