Журнал «Юный техник»: Юный техник, 2012 № 12

Такое описание, правда, следует признать не очень точным, лишенным многих подробностей. А они таковы. Обоняние, как уже говорилось, долгое время оставалось наиболее загадочным из чувств. Эксперименты, в ходе которых животным давали нюхать самые различные пахучие вещества, измеряя при этом электрическую активность обонятельных нейронов, не принесли особой ясности. Одни и те же клетки реагировали на разные запахи с неодинаковой интенсивностью.

Успех пришел лишь после того, как Аксель и Бак подошли к проблеме с другой стороны. Они решили выявить и описать обонятельные рецепторы. То есть протеины, расположенные снаружи на мембране обонятельных клеток и способные улавливать молекулы пахучих веществ-одорантов.

Отыскать те гены, которые кодируют эти белки, оказалось не очень сложной задачей. Оставалось определить, какие из них активны в обонятельных клетках, и только в них.

Однако из этой затеи тоже ничего не вышло. Почему?

Причина стала понятна лишь после того, как исследователи выяснили: рецепторов этих огромное множество и все они разные. А главное, они синтезируются в организме в ничтожных количествах. Так что выловить их — весьма сложная задача.

Впрочем, поиск генов, кодирующих обонятельные рецепторы, значительно упростился после того, как Бак сформулировала основные критерии, которым они должны были удовлетворять. В частности, выяснилось, что эти рецепторные протеины имеют определенную структуру.

Круг поиска сузился, и в итоге удалось обнаружить целые семейства подобных генов. Причем оказалось, что их свыше 1000! Тем не менее, теперь стало понятно, какие именно гены и как отвечают за обоняние. Больше всего научный мир поразило, что их столь много — три процента всего генома. И это у человека. А ведь у животных нюх куда острее. А стало быть, и генов обоняния должно быть куда больше.

В носовой полости на площади всего нескольких квадратных сантиметров (у человека, например, около 6 кв. см) расположено около 30 млн. клеток обонятельного эпителия. Причем каждая из них имеет на поверхности мембраны лишь один какой-то вид рецепторного белка.

И, стало быть, способна воспринимать ограниченное количество родственных запахов.

Упрощенная схема, покалывающая различие между теорией «замка и ключа» (слева) и теорией вибраций (справа).

Таким образом, теория «ключа и замка», о которой некогда писал Лукреций Кар, все-таки отчасти верна.

Данный рецептор-«замок» срабатывает лишь в том случае, если ощущает определенный запах-«ключ». Лишь в этом случае от данного рецептора поступает соответствующий сигнал в обонятельную луковицу головного мозга. Здесь расположено около 2000 узкоспециализированных образований — так называемых клубочков; они осуществляют прием сигналов от соответствующих рецепторов, их обработку и передачу информации в другие отделы мозга.

На том вроде бы можно было и успокоиться. Да не тут-то было! Похоже, кое-кто вовсе не прочь получить еще одну Нобелевскую премию за расшифровку секретов запаха. Во всяком случае, биофизик итальянского происхождения Лука Турин, живущий ныне в США, недавно обнародовал еще одну, так называемую «вибрационную», теорию распознавания запахов. Научный сотрудник Массачусетского технологического института еще в 1996 году предположил, что запах разных веществ определяется не формами молекул, а частотой колебаний атомов в них.

Видимо, электроны молекулы пахучего вещества способны перейти к рецептору только при определенной частоте, полагает Турим. Иначе на пути частиц вырастает энергетический барьер. В случае, когда «аромат» подходит рецептору, возникают квантовые эффекты, происходит туннелирование частицы.

Для проверки своей теории ученый решил научить дрозофил различать «ароматы» одинаковых по форме молекул. Для этого он и его коллеги соорудили Т-образный лабиринт, в котором мушка могла выбрать одно из направлений. Первый коридор пах ацетофеноном (одним из распространенных в парфюмерии душистых веществ). Второй исследователи «надушили» тем же веществом, но в нем атомы водорода были заменены на дейтерий.

Если бы дрозофилы ориентировались только по форме молекул, то они не смогли бы различить запахи, уверяет Турин. Однако эксперимент показал, что ацетофенон без дейтерия был мушкам больше по душе. Как они его выявили?