Обоняние

Обоняние

Запах? Что это такое? Как описать запах моря, как объяснить разницу между запахом розы и тухлого яйца? Описать запах можно, только сравнив его с каким-либо другим, знако­мым нам запахом. Ученые умеют измерять физи­ческими приборами силу света и силу звука. Однако нет меры, которой можно было бы изме­рить силу запаха.

Никто еще не может объяснить сколько-ни­будь достоверно, как нос и мозг обнаруживают, сравнивают и узнают запахи. А это очень важ­но. Мир заполнен запахами — приятными и, увы, отвратительными. Для человека этот мир довольно велик, а для животных, ну, на­пример для овчарки или охотничьей собаки, мир запахов огромен. И в этом мире собака ориентируется великолепно, да и мы не мо­жем жаловаться. Нос мгновенно чувствует фантастически малые количества пахучих ве­ществ, до одной десятимиллионной доли грам­ма. Самые чувствительные современные приборы неспособны состязаться с носом.

Химику кажется почти невероятной способ­ность органов обоняния сортировать и узнавать различные пахучие вещества. Ведь ему, в ве­ликолепно оснащенных лабораториях, требует­ся иногда не один месяц, чтобы провести ана­лиз сложного химического соединения, изучить свойства его молекул, описать на языке химии характер его паров.

Современной химии необходим прибор, опре­деляющий и измеряющий запахи. Он нужен парфюмерии, пищевой промышленности и мно­гим другим отраслям науки и практики. Для этого надо знать, как работает естественный орган обоняния. А мы удивительно мало знаем о чувстве обоняния. Как же устроен этот орган, ловящий запахи?

Носовая полость человека делится особыми образованиями — носовыми раковинами — на три носовых хода. Когда мы спокойно дышим, то вдыхаемый воздух проходит по среднему и нижнему ходам. И только ничтожное количе­ство воздуха попадает в верхний ход. Но если сделать специальное нюхательное движение (вспомните, как принюхиваются собаки), т. е. интенсивно втянуть воздух через нос, ноздри при этом чуть сузятся, и тогда воздушный поток, образуя вихри в носовых полостях, попадет в верхний ход. В слизистой оболочке этого хода расположен орган обоняния — скоп­ление обонятельных клеток.

У взрослого человека площадь обонятельной области равна примерно 480 мм².

Есть еще путь проникновения частиц па­хучих веществ в верхний носовой ход к обо­нятельным клеткам — изо рта. При разже­вывании или проглатывании пищи пары ее попадают через носоглотку в полость носа. Вкусное чувствует не только язык, но и нос!

Под микроскопом обонятельные клетки ока­зываются похожими на веретена. Их свободные концы, обращенные в полость носа, оканчивают­ся отростками. Они имеют вид булавовидных утолщений с ресничками. Реснички способны двигаться. Эти подвижные обонятельные воло­ски длиной 30—40 Е (ангстрем), по-видимому, и являются теми структурами, которые взаимо­действуют с молекулами пахучих веществ. Нервные волокна, отходящие от обонятельных клеток, посылают в мозг сигналы о запахе.

В последнее время физиологам удалось зарегистрировать слабый биоэлектрический ответ отдельных обонятельных клеток на самые различные запахи. Сделали это они с помощью микроэлектродов — тонких стеклянных капил­ляров, заполненных хлористым калием, кон­чик которых, толщиной менее 1 мк, подводится к телу клетки или к ее нервному отростку. Вво­дя такие микроэлектроды в обонятельный орган лягушки, физиологи обследовали поочередно обонятельные клетки. И оказалось, что отдель­ные клетки по-разному реагируют на запахи. Больше того, удалось даже классифицировать запахи, т. е. найти 8 типов клеток, по-своему отвечающих на разные запахи.

Пахучее вещество должно обладать неко­торыми обязательными свойствами: во-первых, оно должно быть летучим. Апельсин сильно пах­нет потому, что с его поверхности непрерывно «вылетают» молекулы и «ударяют» в нос. А же­лезо и камень не пахнут: с их поверхности молекулы не «вылетают».

Во-вторых, пахучее вещество должно раст­воряться в воде, так как поверхность слизистой оболочки носа влажная и в этой влаге веществу необходимо раствориться.

Больше того. Вещество должно еще раство­ряться в жирах, так как обонятельная клетка покрыта оболочкой, содержащей жир. Но вот, наконец, молекула достигла обонятельной клет­ки. Как же клетка «узнает» ее запах — молекула ли это духов, или молекула рыбьего жира?

Надо сказать, что классификация запахов имеет длинную и довольно неудачную историю. Поскольку до сих пор нет удовлетворительной теории восприятия запаха, то и разложить по полочкам типы запахов почти невозможно. Хаоса, правда, уже нет, некая таблица запахов составлена, но и строгого порядка тоже еще нет. Ведь пока Д. И. Менделеев не открыл периоди­ческий закон элементов, правильной таб­лицы элементов тоже нельзя было составить. Несомненно, и для запахов будет найден закон. В природе он, безусловно, существует. Но для этого надо понять молекулярный, физико-химический механизм восприятия запаха обо­нятельной клеткой.

Некоторые шаги в этом направлении уже сделаны. Делают их совместно химики и физио­логи. Это опыты и научные гипотезы — пока только гипотезы, а не теории.

Интересно, что самый первый шаг к позна­нию запаха был сделан 2 тыс. лет назад. Вели­кий поэт древности Лукреций Кар предложил простое объяснение чувства обоняния. Всякое пахучее вещество, говорил он, испускает крошечные молекулы совершенно определен­ной формы. Влетев в нос, эти молекулы про­никают в очень маленькие, различные по форме и размерам поры в стенках верхнего хода носа. Сам запах возникает, когда такая молекула входит в пору. А распознавание каждого запаха зависит от того, к каким порам молекулы раз­ных сортов подходят. Химики утверждают, что догадка Лукреция была верной: действительно, молекула каждого вещества, и в том числе па­хучего, имеет совершенно определенную форму.

Вместе с тем молекулы одного вещества, оди­наковые во всех отношениях, могут иметь раз­личную форму, т. е. те же самые атомы, ее составляющие, могут быть расположены в про­странстве немножко по-другому. Бывает, что две абсолютно одинаковые молекулы, молекулы-близнецы, по форме являются зеркальным ото­бражением одна другой, т. е. отличаются друг от друга не более, чем правая рука от левой. И вот химики натолкнулись на поразительный факт: такие молекулы-близнецы имеют совер­шенно различный запах. И в то же время раз­ные вещества, но имеющие одинаковую общую форму молекулы пахли одинаково. Представьте себе детскую формочку: в нее можно насыпать песок или железные опилки. Так вот для запаха, говорят некоторые ученые, важна формочка.

В 1952 г. англичанин Джон Эмур сообщил всему ученому миру, что он отобрал «семь фор­мочек», т. е. нашел семь «первичных» запахов. Вот они: камфороподобный, мускусный, цве­точный, мятный, эфирный, острый и гнилост­ный. С помощью мощной современной техники удалось выяснить, какую же форму и размер имеют молекулы, вызывающие эти запахи. Оказалось, что приятный цветочный запах вызы­вают молекулы, имеющие форму диска с хво­стиком, нечто вроде детского воздушного змея, а «прохладный» мятный запах дают клино­образные молекулы.

Из этих семи первичных запахов можно получить любой запах, смешивая их в опреде­ленных пропорциях. В этом смысле обоняние похоже на цветное зрение (любой цвет полу­чается смешением трех простых: красного, зеленого, синего) и на вкусовое ощущение, обладающее четырьмя категориями (сладкое, соленое, кислое и горькое).

Различные опыты доказывают, что эта гипо­теза, вероятно, правильна, но до окончатель­ного доказательства ее и превращения в теорию запаха еще далеко. Вот эксперимент: самым , опытным дегустаторам давали нюхать пять со­вершенно различных веществ, форма молекул ко­торых похожа на диск. Такие молекулы должны, по предположениям химиков, давать мускусный запах. Дегустаторы нюхали и... молчали. Уче­ные с нетерпением ждали ответа. Ответ оказался у всех один: все вещества пахнут одинаково и обладают мускусным запахом.

Подобных проверок было много. Один шот­ландский исследователь предположил, что в обо­нятельной клетке есть участки, форма которых соответствует формам молекул, вызывающих первичный запах. Молекула входит в этот уча­сток клетки, как ключ входит в замок. Недаром электрофизиологи утверждают, что различные обонятельные клетки воспринимают только не­которые первичные запахи. Многие молекулы могут, как считают некоторые ученые, входить сразу в два «замка». Запах вещества, имею­щего такие молекулы, будет восприниматься как некий новый сложный запах. В лаборато­риях ученых сейчас разрешается загадка за­паха, тайна чувства обоняния. Решив ее, можно будет не только измерить запах ве­щества (химикам это особенно нужно), но и создать новые ароматы, сделать запах по заказу.