Обоняние, как говорилось, долгое время оставалось наиболее загадочным из чувств. Эсперименты, в ходе которых животным давали нюхать самые различные пахучие вещества, измеряя при этом электрическую активность обонятельных нейронов, не принесли особой ясности. Одни и те же клетки реагировали на разные запахи с неодинаковой интенсивностью. Успех пришел лишь после того, как Аксель и Бак решили выявить и описать обонятельные рецепторы. То есть протеины, расположенные снаружи на мембране обонятельных клеток и способные улавливать молекулы пахучих веществ — одорантов. А затем отыскать те гены, которые кодируют эти белки. Все это оказалось не очень сложной задачей. Оставалось определить, какие из генов активны в обонятельных клетках и только в них.
Однако из этой затеи ничего не вышло. В чем дело?
Оказалось, что рецепторов этих огромное множество и все они разные. А главное, синтезируются в организме в ничтожных количествах. Так что выделить их очень сложно.
Впрочем, поиск генов, кодирующих обонятельные рецепторы, значительно упростился после того, как Бак сформулировала основные критерии, которым они должны были удовлетворять. Выяснилось, в частности, что эти рецепторные протеины имеют определенную доменную структуру; так что искать следовало лишь те гены, которые кодируют данную разновидность.
В итоге удалось обнаружить целые семейства подобных генов. Причем их оказалось свыше 1000!
Тем не менее, стало понятно, какие именно гены и как отвечают за обоняние. Больше всего научный мир поразило, что их столь много — три процента всего генома. И это у человека. А ведь у животных нюх куда острее, стало быть, и генов обоняния должно быть гораздо больше.
В самом деле, у подопытных мышей, с которыми экспериментировали исследователи, активных генов оказалось больше, чем у человека. Есть виды животных, у которых они составляют до 10 %. В общем, получается, что данное чувство обслуживается куда большим количеством генов, чем любое другое — будь то слух, осязание или даже зрение.
Это, в частности, говорит о том, что в истории эволюции распознавание запахов всегда играло и продолжает играть чрезвычайно важную роль. Даже бактерии — самые примитивные живые существа — отыскивают пищу с помощью запаха. У более высокоорганизованных животных, обитающих на суше, обоняние вообще служит главным средством коммуникации.
Обратите внимание хотя бы на свою собаку, с которой вы гуляете. Пес то и дело сует свой нос во все уголки и щели. Таким образом он «читает свою утреннюю газету» — узнает, кто побывал в данном месте до него и что при этом произошло.
Говорят, что у животных существует даже своеобразный химический язык, с помощью которого они распознают опасность, сообщают о своих притязаниях на данную территорию, находят источники пищи и даже передают друг другу любовные послания.
Лишь у человека со временем обоняние притупилось — мы общаемся друг с другом с помощью языка и слов, а не азбукой запахов. Тем не менее, даже мы стараемся обратить на себя внимание с помощью духов или одеколона. И это при том, что у нас в активном состоянии находится лишь около 350 активных запаховых генов. У человекообразных обезьян их вдвое больше. А вот у «братьев наших меньших» около 100 000 генов реально кодируют различные запахи; так что палитра химического языка весьма разнообразна!
Итак, Аксель и Бак обнаружили и описали те тысячи генов, которые кодируют соответствующее количество протеинов-рецепторов, ответственных за восприятие запахов. В носовой полости на площади всего нескольких квадратных сантиметров (у человека, например, около 6 кв. см) расположено около 30 млн. клеток обонятельного эпителия. Причем каждый из них имеет на поверхности мембраны лишь один какой-то вид рецепторного белка. И, стало быть, способен воспринимать ограниченное количество родственных запахов.
Таким образом, теория «ключа и замка», о которой некогда писал Лукреций Кар, в какой-то степени верна. Данный рецептор-«замок» срабатывает лишь в том случае, если ощущает определенный запах-«ключ». Лишь тогда от него поступает соответствующий сигнал в обонятельную луковицу головного мозга, где расположено около 2000 узкоспециализированных образований — так называемых клубочков; они осуществляют прием сигналов от соответствующих рецепторов, их обработку и передачу информации в другие отделы мозга.
Поскольку же подавляющее большинство запахов вызывается одновременным действием различных молекул, а каждая из обонятельных клеток реагирует сразу на несколько родственных запахов, то все разнообразие воспринимаемых нами ароматов создает в мозге своего рода мозаику. Эта цветовая картина позволяет не только определить конкретно, чем пахнет — жареным мясом, розой или, скажем, керосином, но и может возбуждать у человека определенные воспоминания. Не зря же писал некогда поэт: «И дым Отечества нам сладок и приятен!..»
Станислав СЛАВИН
