Юрий Симаков - Животные анализируют мир

Немецкий биохимик А. Бутенанд, изучив состав бомбикола, получил четыре стереоизомера этого соединения и показал, что самцы непарного шелкопряда не только улавливают своим анализатором минимальное количество бомбикола, но и различают стереоизомеры пахучих веществ, то есть конфигурацию молекул.

Так что же улавливают хеморецепторы — колебания атомов в исследуемой молекуле или ее конфигурацию?

На этот вопрос пока нет исчерпывающего ответа. Существует две теории. По одной из них, предложенной биологом Дж. Эймуром, анализируемые молекулы вещества и хеморецепторы подходят друг к другу, как «ключ к замку» (рис. 1).

Рис. 1.Схематическое изображение принципов работы обонятельных рецепторов по принципу «ключ к замку»: слева — молекулы пахучего вещества; справа — «ключ» хеморецептора

Дж. Эймур выделил семь основных обонятельных рецепторов, воспринимающих камфорные, эфирные, цветочные, мускусные, мятные, острые и гнилостные запахи. Причем «замки» и «ключи» имеют простую конфигурацию. Например, эфирные «ключи» — палочки, мускусные — диски, камфорные — шаровидные. Когда конфигурация молекулы одного вещества подходит к одному из семи видов химических анализаторов, происходит платный контакт, и на рецепторах возникает электрический заряд. Так же, как на экране цветного телевизора только три цвета — синий, красный и зеленый — создают всю гамму цветов, весь букет запахов создается семью составляющими, которые хеморецепторы воспринимают как отдельные компоненты действующего запаха. Вместе они дают полную картину запаха, поступающего в мозг в виде биотоков по нервным обонятельным волокнам, а мозг полностью анализирует его.

По другой теории, разработанной физиологом Р. Райтом, молекулы пахучего вещества совершают постоянные колебания, так как колеблются составляющие их атомы. Предполагается, что каждое вещество характеризуется определенным «дрожанием». Вот эти-то колебания при непосредственном контакте, а возможно, и дистанционно, улавливаются хеморецепторами и также анализируются мозгом.

Трудно пока отдать предпочтение какой-либо из этих теорий. Уж очень они обе заманчивы. Во всяком случае, легче изучать не дистанционное восприятие запаха, а контактное. Ранее уже упоминалось о таких контактных «анализах», которые может делать муха. Ведь у нее хеморецепторы находятся на лапках, и она всегда знает, что у нее под ногами: еда, питье или что-то несъедобное. Ученые подсоединили электроды к нервным волокнам синей мухи, усилили отведенные импульсы и записали их на осциллограмме. Оказалось, что на ее лапках четыре типа рецепторов: одни анализируют состав воды, другие определяют вид сахара, третьи исследуют различные соли, четвертые указывают на наличие белковой пищи. Но самое интересное, что анализаторы химических веществ у мухи находятся и в хоботке, причем хоботок автоматически отвечает на показания ножных хеморецепторов: он вытягивается, и муха начинает пить или есть. Поэтому экспериментаторы наносят на лапку мухи исследуемое вещество и по выпрямлению хоботка судят, какие концентрации и какие вещества улавливает насекомое. Такой химический анализ занимает несколько секунд, и его вполне могут использовать химики-аналитики в некоторых своих работах.

Но есть животные, которые самым настоящим образом «щупают» конфигурацию молекул. Да, да, именно конфигурацию молекул!

Среди водных организмов довольно широко распространены морские желуди, или балянусы. Их можно увидеть на камнях прибрежных скал, а иногда и на живой раковине моллюска. Да что там моллюск — они и к китам ухитряются прикрепиться. На кораблях и гидротехнических сооружениях морские желуди — основной компонент обрастания.

Морские желуди — это усоногие ракообразные. Конечно, они не похожи на речного рака и даже на морского краба, но все же это их родственники. Личинки у бапянусов, как и у всех ракообразных, свободноплавающие и похожи на личинок других раков (рис. 2а). В раннем «детстве» морские желуди выдают свое происхождение, что они ракообразные, а во взрослом состоянии рака в них не узнать (рис. 2б).

Рис. 2.Балянусы и их личинки:

а — личинки рачков балянусов на различных стадиях развития; б — взрослые балянусы, или морские желуди