О чем говорят запахи

СЛАВИН СТАНИСЛАВ НИКОЛАЕВИЧ

О ЧЕМ ГОВОРЯТ ЗАПАХИ?

Попался мне тут недавно на глаза фантастический роман. Да вы, наверное, и сами его читали. Некий "парфюмер" обкрадывает людей, похищая у них запахи. И обворованным приходится плохо, некоторые даже умирают. "Действительно ли такое может быть на самом деле?" - задумался я. И стал припоминать, что мне известно о запахах. В итоге получились заметки, которые и предлагаю вашему вниманию.

ЧТО ПРОНЮХАЛ ЛУКРЕЦИЙ КАР?

Способность человека различать запахи не отличается выдающейся остротой. Многие представители животного мира - собаки, кошки, насекомые - намного превосходят нас остротой чутья. Но все же и мы умеем распознавать достаточно много - несколько тысяч запахов. Чем пахнет? Луком. Розой. Керосином... Однако до недавнего времени люди до удивления мало знали о чувстве обоняния. Описать какой-либо запах мы могли, только сравнив его с другим, всем известным: "Эти духи пахнут жасмином..." У науки не было возможности измерить силу запаха, как, скажем, мы измеряем силу света. Много непонятного таилось и в самой природе запахов. Хотя разных "ароматических" гипотез было изобретено немало. Например, еще Тит Лукреций Кар, автор поэмы "О природе вещей", написанной свыше двух тысячелетий назад, предложил такое объяснение чувству обоняния. Он полагал, что в полости носа есть маленькие поры, различные по размерам и формам. Всякое пахучее вещество испускает крошечные частицы, которые входят в соответствующие поры полости носа, словно ключ в замочную скважину. Позднее природу запахов ученые попытались объяснить особенностями химического состава вещества. Частицы Лукреция получили название молекул. Каждая молекула, дескать, имеет свою пространственную форму, отсюда и разница в запахах. Однако довольно скоро выяснилось, что в природе есть немало соединений-родственников, которые имеют почти одинаковое стереохимическое строение, состоят из одних и тех же атомов, а пахнут совершенно по-разному. Теория "ключа и замка" оказалась верной лишь в самом первом приближении. Пахучее вещество действительно должно обладать рядом определенных свойств. Скажем, оно должно быть летучим, только тогда его молекулы смогут достичь органов обоняния. Что же касается формы молекул, то исследования с помощью рентгеновских лучей, инфракрасной спектрометрии, электронно-лучевого зондирования и т.д. показали, что между формой молекулы и ее запахом нет такого уж строгого соответствия. Распознавание запаха идет в несколько этапов. Рецепторы - чувствительные клетки живого организма - покрыты специальными пленками - мембранами. На мембранах есть особые, рецептивные участки, построенные из фрагментов белковых молекул. В пахучей молекуле можно выделить несколько фрагментов особого вида. Эти участки обладают особой "общительностью", способностью образовывать связи с рецептивными участками. Связи можно подразделить на две группы. Первая отвечает за взаимную ориентацию пахучей молекулы и чувствительных участков мембраны. То есть на этой стадии как бы срабатывает теория "замка". Но замок-то получается особый. Говоря совсем уж упрощенно, это не дверной замок, а замок из сцепленных рук. Обе руки как бы подлаживаются под геометрию друг друга. Выступ, образованный пальцами одной, входит в ямку, образованную ладонью другой... Таким образом создается эластичное, но довольно прочное соединение. Прочность замка из сцепленных рук обеспечивает сила напряженных мышц. При контакте же пахучей молекулы и мембраны в дело вступают связи второй группы - донорно-акцепторные и водородные. С помощью этих связей образуются структуры, перераспределяющие электрические заряды на данном локальном участке мембраны. Если же молекул пахучего вещества много, концентрация их велика, отдельные локальные участки начинают сливаться, и мембрана переходит на новый уровень - образует так называемый кооперативный структурный переход. А в итоге - и при распределении заряда на локальных участках, и при кооперативном структурном переходе - образуются электрические сигналы, которые по нервам передаются мозгу и формируют наши представления о запахе в зависимости от числа образовавшихся связей, электронной плотности зарядов, их взаимного расположения.