Сила обоняния. Как умение распознавать запахи формирует память, предсказывает болезни и влияет на нашу жизнь - [7]

Обонятельные рецепторы

Пахучие вещества, которые мы можем воспринимать обонянием, исчисляются сотнями тысяч. Но каким образом могут обонятельные рецепторные клетки регистрировать такое множество химических соединений? Чтобы попытаться дать ответ на этот вопрос, нам стоит присмотреться к органам чувств, принципы работы которых нам известны лучше и точнее: глубже всего исследовано в этом отношении зрение. Мы знаем, что палочки отвечают за черно-белое зрение, а колбочки – за цветовое. На самом деле в нашей сетчатке присутствуют колбочки трех различных типов, которые реагируют на световые волны различной длины. Клетки одного типа реагируют на длинноволновое излучение в красном спектре, клетки другого типа – на более короткие волны зеленого цвета, а клетки третьего типа – на еще более короткие волны синего цвета. Когда мы наблюдаем цветную поверхность, происходит стимуляция колбочек соответствующего типа. Если поверхность окрашена в зеленый цвет, то происходит стимуляция преимущественно колбочек, воспринимающих световые волны в зеленом спектре, а клетки двух других типов реагируют в меньшей степени; если поверхность окрашена в синий цвет, то прежде всего возбуждаются колбочки, реагирующие на синие световые волны. Если мы видим предмет бирюзового цвета, то возбуждаются колбочки синего и зеленого типов в равной степени. Когда же мы наблюдаем радугу, то происходит стимуляция колбочек всех трех типов. Специалисты подсчитали, что мы, люди, способны различать до десяти миллионов цветовых оттенков. Некоторые из нас страдают цветовой слепотой; в этом случае отсутствуют колбочки для зеленого цвета, а колбочки двух других типов сохранены. Дальтоники могут различать «всего» 40 000 цветовых оттенков. Таким образом, мы видим, что рецепторы одного дополнительного типа обеспечивают отчетливое увеличение числа различаемых стимулов.

Только недавно мы узнали, как функционируют обонятельные рецепторные клетки. Подобно рецепторным клеткам сетчатки, среди обонятельных рецепторных клеток существуют клетки, реагирующие на различные раздражители. В случае зрения известно свойство, по которому различают разные раздражители: колбочки трех типов соответствуют световым волнам разной длины. Этого оказывается вполне достаточно, ибо цвет определяется именно длиной световой волны. В случае химических соединений такой принцип не работает, так как отличия их друг от друга более разнообразны. Химические соединения могут содержать различные функциональные группы, быть спиртами, альдегидами, кислотами, содержать углеродные цепи различной длины, серные группы и бензольные кольца и многое, многое другое. И все эти вещества имеют разные запахи. Химические соединения, содержащие серу, пахнут тухлыми яйцами, соединения, содержащие бензольное кольцо, обладают ароматным запахом, альдегиды имеют сладковато-фруктовый запах, спирты, понятно, – спиртовой запах, запах алкоголя и так далее. Вещества невозможно упорядочить по запаху на какой-то оси, как это можно сделать с цветами, ориентируясь на длину их волн. Запахи намного сложнее, и для их описания требуется много разных дескрипторов. Вместо одного измерения, такого как длина волны, нам требуется некоторое множество измерений. Для того чтобы добиться адекватного восприятия запахов, недостаточно трех или четырех различных рецепторов, их необходимы десятки, а еще лучше – сотни.

Именно так функционирует рецепторная система обоняния. У нас, людей, существует от 350 до 400 различных типов обонятельных рецепторов, и на каждой рецепторной клетке присутствует рецептор только одного типа. Эти рецепторы реагируют не на какое-то одно пахучее вещество, но на функциональные группы, из которых состоят пахучие вещества. Летучие соединения, содержащие в молекуле спиртовую группу, стимулируют, следовательно, те обонятельные рецепторные клетки, которые реагируют на спиртовую группу. Таким образом, все эти соединения имеют один спиртовой признак, спиртовую ноту. Следовательно, какое-то одно пахучее вещество может стимулировать обонятельные рецепторные клетки разных типов, а единичная рецепторная клетка может реагировать на различные химические соединения. Число возможных комбинаций поистине умопомрачительно, особенно если подумать о том, что большинство пахучих веществ состоят не из какого-то одного химического соединения, но представляют собой смеси многих разных молекул. Например, кофейный аромат образуется в результате взаимодействия сотен различных пахучих веществ.

Обонятельные рецепторы, расположенные в других участках тела

Интересно, что обонятельные рецепторы обнаруживаются не только на обонятельных рецепторных клетках в обонятельной слизистой оболочке. Почти во всех тканях нашего организма, в печени, почках, кишечнике и так далее на клетках располагаются обонятельные рецепторы. Здесь эти рецепторы не имеют никакого взаимодействия с запахами, насколько это сейчас известно, но функция этих рецепторов пока не выяснена. Обонятельные рецепторы обнаруживаются даже на сперматозоидах, некоторые из них реагируют на запах жасмина. Представляется, что эти рецепторы помогают сперматозоиду обнаружить яйцеклетку. Очевидно, яйце клетки выделяют какое-то вещество, которое воздействует на обонятельные рецепторы поверхности сперматозоидов. Это вещество пока не идентифицировано, но, возможно, его обнаружение позволит разработать новые, негормональные контрацептивные средства.