Биологи опровергли теорию запахов

Нынешняя теория запахов оставляет массу вопросов. Например, невозможно объяснить, почему люди различают десятки тысяч запахов при помощи всего лишь нескольких сотен рецепторов, а также, почему молекулы почти неотличимой формы «пахнут» по-разному (фото Сергей Старуш).

Классическая биология полагает, что рецепторы запахов определяют, какая молекула на них «села», по её форме. Исследователи из США и Греции поставили эксперимент с плодовыми мушками и показали, что дрозофилы могут различить молекулы одинаковой формы.

Теория гласит, что рецепторы запахов (как в носу человека, так и у других существ) являют собой, говоря упрощённо, «полости», в которые молекула определённого аромата входит как ключ в замочную скважину. Если они друг другу подходят, то соответствующий сигнал отправляется в мозг.

Но Лука Турин (Luca Turin) из Массачусетского технологического института ещё в 1996 году предположил, что запах разных веществ определяется не формами молекул, а колебаниями атомов в них. То есть «замыкание цепи» происходит тогда, когда частота вибраций молекулы энергетически подходит своему рецептору (значительные различия тут может вызвать замена даже одного атома). Такая возможность была доказана в теории.

Турин, биофизик по образованию, интересуется, прежде всего, секретами обоняния, но не забывает и про парфюмерную промышленность. Его перу принадлежат несколько книг о запахах и душистых веществах (фото с сайта magazin-z.ch).

Для её проверки учёный решил научить дрозофил различать «ароматы» одинаковых по форме молекул. Турин и его коллеги соорудили Т-образный лабиринт, в котором мушка могла выбрать одно из направлений. Первый коридор пах ацетофеноном (одним из распространённых в парфюмерии душистых веществ). Второй исследователи «надушили» тем же веществом, но в нём атомы водорода были заменены на дейтерий.

Если бы дрозофилы ориентировались только по форме молекул, то они не смогли бы различить запахи. Однако, эксперимент показал, что ацетофенон был мушкам больше по душе, как и октанол, а также бензойный альдегид (в отличие от их дейтерированных версий).

Лука полагает, что всё дело в колебаниях. Видимо, электроны молекулы пахучего вещества способны перейти к рецептору только при определённой «правильной» частоте. Иначе на пути частиц вырастает энергетический барьер. В случае, когда «аромат» подходит рецептору, возникают квантовые эффекты, происходит туннелирование частицы.

Когда атом водорода заменяется атомом дейтерия, общая форма молекулы вещества остаётся той же. Но лишний нейтрон дейтерия увеличивает массу атома, как следствие, изменяется частота колебаний молекулы (иллюстрация New Scientist).

Турин считает проведённый опыт доказательством своей теории, по крайней мере, в случае с плодовыми мушками. «Какой-то из компонентов обонятельной системы дрозофил чувствует колебания», — говорит Лука.

Однако с ним согласны не все учёные. Да, мушки различают изотопы одного и того же элемента, но это отнюдь не означает, что дело в вибрациях. Вполне возможно, что различия не в динамике, а в химических свойствах веществ.

Впрочем, Турин со товарищи намерены доказать свою правоту. Сейчас они проводят генетические исследования дрозофил, чтобы определить, какие аминокислоты в рецепторах помогают различать изотопы.

Возможно, учёные также повторят эксперимент с собаками. Проделать тот же опыт с человеком вряд ли удастся: люди не могут отличить молекулу с водородом от молекулы с дейтерием (фото Cindy Hughes/Flickr.com).



Биологи сняли на видео самое быстрое хищное растение

16 февраля 2011

Биологи нашли проблемы в притворяющихся клетках

9 февраля 2011

Аллергию заподозрили в защите от опухоли мозга

9 февраля 2011

Американец создал первый томограф для двоих

4 февраля 2011

Клетки кожи напрямую конвертировали в клетки сердца

3 февраля 2011
  • Сергей Асташкин  18 февраля, 09:41
    -- Иметь мнение это конечно никто не запрещал, но вот элементарные знания — это конечно ,для учёного, -делает его им или вычёркивает из .. Всё дело в том, что кинетика химических реакций сильно зависят от масс взаимодействующих веществ, точнее от активных групп, в случае с водородом — частицы. Дела в том, что разные вещества обоняние распознаёт через различные , в том числе протонообменные реакции , ясно что скорость обмена «Д» — намного (в корень из 2) — ниже скорости обмена «Н» — т.е. , рецептор слабее будет ощущать этот запах , так можно на человеке проверить это через ND3 или D-ацетилен..
    ОтветитьНравится
  • Юрий Новиков  18 февраля, 11:47
    конечно какя то муть — типичная.. 1. Где опыт — отрицательный результат которого опровергнет теорию? То исть надо бы создать две молекулы с  одинаковым «резонансом» и разной «формы». — нету?! Тогда и говорить не об чем.

    Играть в «Парфюмера» из шлягера — дело конечно увлекательное. Тока с наукой это дело не надо путать. :))

    ОтветитьНравится
  • Олег Апарцев  21 февраля, 08:40
    Вспоминаю, что были еще Советские публикации, высказывающие предположение: запах — резонансные взаимодействия инфракрасных лучей с молекулами химических веществ.
    Обсуждаемая работа льет воду на эту же мельницу, но не указывает механизмы детектирования запахов.
    Косвенным доказательством разумности такого подхода демонстрирует общеизвестный факт: сухое вещество пахнет совсем не так, а иногда вообще не пахнет, хотя с резонансами у него «все в порядке».
    ОтветитьНравится