Беседы о бионике - [73]

В своей дистанционной сигнальной службе обнаружения живая природа использует еще много других высокочувствительных "приборов", основанных на разных принципах и представляющих большой интерес для техники. Особенно богат такими системами мир насекомых. "Приборы" обнаружения у насекомых чрезвычайно просты по устройству, но по широте диапазона воспринимаемых сигналов, по разнообразию "конструкций", микроминиатюрности, надежности работы они занимают первое место не только по сравнению с аналогичными техническими системами, но и по сравнению с такими же устройствами, имеющимися у других представителей живой природы. Возьмем к примеру муравьев. В глубине муравейников они руководствуются не зрением, а особым "чувством", представляющим собой сложный комплекс осязания и обоняния. Обоняние у муравьев не похоже на наше — оно позволяет воспринимать даже форму предметов!

Необходимо признать, что органы обоняния у животных и человека, к большому сожалению, изучены пока меньше, чем все другие органы чувств. Между тем созданные природой системы обоняния обладают изумительной гибкостью, высокой чувствительностью и прекрасно приспособлены для пассивной локации. О механизме восприятия запахов сегодня еще мало что известно. У нас даже нет меры, которой можно было бы измерять силу запаха так, как мы измеряем силу звука, освещенность или температуру. Известный специалист по проблемам запаха и обоняния Р. Райт, автор недавно переведенной на русский язык книги "Наука о запахе", в главе "Сила запаха" пишет: "Однажды мне захотелось узнать, как пахнет вещество, называемое фенилацетиленом. Я взял "Органическую химию" Рихтера и на стр. 446 прочел, что это "...жидкость со слабым запахом". Потом заглянул в "Органическую химию" Бернтсена и на стр. 414 обнаружил, что это "...жидкость с приятным запахом". А на стр. 157 "Руководства по органической химии" Дайсона было указано, что фенилацетилен — это "бесцветная жидкость с неприятным запахом, напоминающим запах лука". Подобного рода оценки запаха в жизни довольно обычны. Люди по-разному воспринимают запах одного и того же вещества.

Не существует пока и общей теории, которая объясняла бы, каким образом нос и мозг обнаруживают, сравнивают и опознают запахи. А ведь в разное время было выдвинуто около 30 предположений на этот счет. Но ни одно из них не выдержало экспериментальной проверки и не смогло опровергнуть уже давно установившееся представление о том, что для обонятельных восприятий необходимо присутствие в воздухе пахучих частиц.

А эта концепция существует уже более 2000 лет, со времен римского поэта Лукреция Кара, который считал, что в носу есть маленькие поры, различные по размерам и по форме, в которые входят "пахучие" частички, испускаемые летучими веществами. Частички каждого вещества имеют только им одним присущую форму, а распознавание каждого запаха зависит от того, к каким порам подходят эти частички.

Теперь ученые считают, что догадка Лукреция Кара была справедлива. За последние несколько лет были собраны данные, подтверждающие, что геометрия молекул пахучих веществ действительно служит главным опознавательным признаком запаха.

В 1941 г. шотландский ученый Р. Монкриф выдвинул гипотезу, которая в настоящее время считается наиболее состоятельной. И она очень напоминает догадку римского поэта. Монкриф предположил, что обонятельная система содержит рецепторные клетки нескольких различных типов, каждый из которых соответствует определенному "первичному" запаху, и что молекулы пахучего вещества вызывают ощущение запаха, плотно входя в рецепторные участки этих клеток. Согласно теории Монкрифа предполагается прежде всего механическое взаимодействие молекул с рецепторными клетками. Молекула соответствующей конфигурации входит в углубление рецептора примерно так же, как штепсельная вилка в розетку. Допускается также, что некоторые молекулы могут входить в две разные розетки — одной стороной в более широкий рецептор, а другой — в более узкий. В таком случае возникает ощущение "сложного" запаха. А каковы "первичные" запахи?

Американский ученый Дж. Эймур нашел ответ на этот вопрос, проведя обширные исследования по органической химии. Он установил, что первичные запахи, смеси которых в определенной пропорции дают любой из известных запахов, суть следующие: камфорный, мускусный, цветочный, мятный, острый и гнилостный. Молекулы веществ с разными первичными запахами отличаются друг от друга по форме. Мускусный запах свойствен молекулам в форме диска, молекулы с камфорным запахом имеют форму шара и т. п. Ученый весьма эффектно подтвердил свою теорию. Он спроектировал молекулу некоего, неизвестного до тех пор вещества и предсказал, как оно будет пахнуть. Химики по его просьбе синтезировали вещество с такими молекулами, а опытные "дегустаторы" установили, что его запах именно таков, каким он должен был быть по прогнозу Эймура.

Таким образом, наши органы обоняния работают, вероятно, по принципу "ключа и замка". И этот в общем простой принцип позволяет производить сложнейшие химические анализы. Так, например, установлено, что обоняние человека способно опознать запах этил-меркаптана при концентрации 4 · 10