Мы живем в мире запахов. Умение распознавать их для многих животных - вопрос выживания. Запах помогает отличать своих от чужих, находить пищу, выбирать партнера.
В процессе эволюции обоняние появилось раньше других чувств, но, будучи самым древним, долгое время оставалось и самым загадочным. Как человек узнает и запоминает многие тысячи разных запахов? Как отличает один запах от другого? Ученым наконец-то удалось найти ответы на эти вопросы и выстроить всю цепочку - от взаимодействия пахучего вещества с рецептором до формирования в мозге четкого впечатления определенного запаха. Немаловажную роль в этом сыграли исследования американцев Ричарда Акселя и Линды Бак, за которые они удостоены Нобелевской премии 2004 года по физиологии и медицине. br>
Ключом к разгадке принципов работы обонятельной системы стало обнаружение огромного семейства из приблизительно тысячи генов, управляющих работой обонятельных рецепторов. Статью с описанием этого открытия Л. Бак и Р. Аксель опубликовали в 1991 году. Ученых поразило то, что в распознавании запахов задействовано более трех процентов общего количества генов организма. Каждый ген содержит информацию об одном-единственном обонятельном рецепторе - белковой молекуле, которая реагирует с пахучими веществами.
Обонятельные рецепторы прикреплены к мембране рецепторных клеток, которые выстилают поверхность небольшой области в верхней части носовой полости, образуя обонятельный эпителий. Каждая клетка содержит рецепторы только одного определенного вида. Белок-рецептор образует "карман" для связывания молекулы одоранта (химического вещества, обладающего запахом). Рецепторы разных видов отличаются деталями своей структуры, поэтому "карманы"-ловушки имеют разную форму. Когда молекула попадает в "карман", форма белка-рецептора изменяется, и запускается процесс передачи нервного сигнала. Каждый рецептор может регистрировать молекулы нескольких различных одорантов, трехмерная структура которых в той или иной степени соответствует форме "кармана", но сигналы от разных веществ отличаются по интенсивности. При этом молекулы одного и того же одоранта могут активировать несколько разных рецепторов одновременно.
Такое сочетание разнообразия рецепторов и химических свойств молекул, с которыми они взаимодействуют, генерирует широкую полосу сигналов, создающих уникальный "отпечаток" запаха. Каждый запах как бы получает код (подобно штрих-коду на товарах в супермаркете), по которому его можно безошибочно узнать в следующий раз. Именно благодаря этому коду мы способны распознавать и запоминать около 10 тысяч запахов.
Основные принципы работы обонятельной системы, по-видимому, справедливы и для других сенсорных систем, связанных с хеморецепцией.
Подписи к иллюстрациям
Илл. 1. Сигналы от рецепторных клеток поступают в гломерулы (клубочки) обонятельных луковиц - небольших органов, расположенных в нижней части мозга прямо над носовой полостью. В каждой из двух луковиц содержится примерно 2000 гломерул - в два раза больше, чем существует видов рецепторов. Клетки, обладающие рецепторами одного вида, отправляют сигнал в одни и те же клубочки луковиц. Из гломерул сигналы передаются в митральные клетки - крупные нейроны, а далее в особые области мозга, где информация от разных рецепторов комбинируется, формируя общую картину.
