Свербит в носу: Снова о вибрациях запаха
Обоняние — самое древнее и самое малопонятное из наших чувств. Все, что мы знаем о том, как действует наш собственный нос, никак не желает складываться в цельную картину, и однозначного представления о том, как же происходит распознавание тысяч различных одорантов («пахучих молекул») до сих пор нет.
Принято считать, что процесс должен происходить по принципу ключа и замка: каждая молекула одоранта имеет определенную пространственную форму, которая, как ключ к замку, подходит лишь к определенному виду рецепторов в обонятельных клетках. Но эту гипотезу нельзя считать достаточно обоснованной, слишком уж много в ней несостыковок с наблюдениями и экспериментами. К примеру, в этом случае совершенно неясно, как же мы оказываемся способны распознать десятки тысяч пахучих веществ, ведь у нас всего несколько сотен рецепторов? Или — почему молекулы, имеющие практически одинаковую пространственную конфигурацию, нередко пахнут для нас абсолютно по‑разному? Не говоря о том, что одна и та же молекула в разных концентрациях тоже может восприниматься совсем иначе.
Неудивительно, что механизм обоняния — одна из областей, где предлагаются самые смелые гипотезы и невероятные объяснения. Достаточно вспомнить работу британских ученых, предположивших, что в основе работы обонятельных рецепторов лежат квантовые эффекты — мы писали об этом в заметке «Вибрации запаха». О вибрациях речь идет и в новом исследовании, опубликованном недавно американско-греческой группой ученых во главе с нейрофизиологом Александром Флемингом (Alexander Fleming) и биофизиком Лукой Тьюриным (Luca Turin) — последний, кстати, был автором и предыдущей работы.
На сей раз ученые перешли от теоретических построений к лабораторным исследованиям и рассмотрели обонятельную систему плодовой мушки-дрозофилы. Мух помещали в простейший Т-образный лабиринт (в основание буквы Т), с двух выходов из которого подавали практически идентичные пахучие молекулы. Например, это могли быть ацетофенон и дейтерированный ацетофенон — с точки зрения молекулярной структуры они одинаковы, только последнее соединение содержит водород в форме дейтерия, что делает всю молекулу несколько тяжелее. Даже в этом случае мушки демонстрировали явное и стойкое предпочтение одному выходу из лабиринта, что говорит о том, что они прекрасно различают запахи этих химически идентичных соединений.
Это, по мнению Тьюрина и коллег, в прах разбивает гипотезу «ключа и замка», ведь ацетофенон и его дейтерированная форма никак не отличаются по своей пространственной форме. Зато вибрации атомов водорода у этих молекул заметно различаются. Именно эта характеристика молекул одоранта должна позволять даже немногочисленным обонятельным рецепторам распознавать десятки тысяч их разновидностей — правда, оговариваются ученые, при совместном действии с механизмом «ключа и замка». Подразумевается, что по этому принципу молекула связывается с активным центром рецептора, после чего тот распознает ее по уникальным «вибрационным» характеристикам.
Стоит заметить, что многие специалисты довольно скептически относятся к этой гипотезе. Нейрофизиолог Лесли Восшалл (Leslie Vosshall) вполне уместно замечает: «Думаю, эксперименты ясно показывают, что дрозофилы различают запахи обычного и дейтерированного ацетофенона, но не думаю, что результат может свидетельствовать в пользу или против «вибрационной» гипотезы». Она также напоминает о собственном исследовании семилетней давности, в котором было показано, что люди эти два вещества по запаху не отличают.
По публикации ScienceNOW