Тема запахов оказалась настолько важной, что Нобелевская премия по физиологии и медицине 2004 года была присуждена именно за изучение механизма обоняния. Двое американских ученых — Ричард Аксель и Линда Бак — на молекулярном и на клеточном уровне изучили нейрофизиологический механизм обоняния.
Сама Линда Бак поясняет этот механизм так: «Распознавание запахов начинается в полости носа, на том участке слизистой оболочки, где расположены миллионы специализированных сенсорных клеток, которые атакуются молекулами пахучих веществ. Сигналы от них передаются затем в соответствующий отдел головного мозга, именуемый обонятельной луковицей. А оттуда — в другие отделы головного мозга, которые, в конце концов, и позволяют нам осознанно различать запахи, испытывать связанные с ними эмоции…»
Аксель и Бак выявили и описали обонятельные рецепторы. То есть протеины, расположенные снаружи на мембране обонятельных клеток и способные улавливать молекулы пахучих веществ — одорантов. Удалось отыскать и гены, которые кодируют эти белки. Оставалось определить, какие из них активны в обонятельных клетках и только в них.
Однако из этой затеи тоже ничего не вышло. В чем дело? Причина стала понятной лишь после того, как исследователи выяснили: рецепторов этих огромное множество и все они разные. А главное, синтезируются в организме в ничтожных количествах. Так что выловить их — весьма сложная задача.
Тем не менее, исследователям удалось выявить свыше 1000 генов, которые отвечают за обоняние у людей. Еще больше таких генов у животных, обладающих острым нюхом. Говорят, что у животных существует даже своеобразный химический язык, с помощью которого они распознают опасность, сообщают о своих притязаниях на территорию, находят источники пищи и даже передают друг другу любовные послания.
Все мы — индивидуалисты!
И наконец, вот вам последнее открытие наших дней, о котором сообщает научный журнал Nature («Природа»). Запах воспринимается у разных людей одними и теми же рецепторами носа, но дальнейший путь обонятельного сигнала, по-видимому, индивидуален для каждого человека.
Восприятие запахов у млекопитающих происходит в два этапа. Когда «молекула запаха» попадает на обонятельный рецептор, это приводит к возбуждению так называемого первичного обонятельного нейрона. По этому нейрону сигнал поступает в обонятельную луковицу, где перескакивает на вторичный нейрон — митральную клетку. Место контакта первичного обонятельного и митрального нейронов называется обонятельной гломерулой.
Важно то, что для каждого запаха существует отдельный первичный нейрон и отдельная гломерула, поэтому разные «запахи» до поры в своем путешествии по нервной системе не смешиваются. То есть по возбуждению отдельных первичных нейронов можно сказать, что именно обоняет, допустим, лабораторная мышь.
Дальнейшая судьба обонятельного сигнала более загадочна. Команда американских ученых из Института Скриппса создала методику, позволяющую проследить пути разных обонятельных нейронов, идущих в головной мозг. Исследователи сумели населить обонятельные гломерулы (места передачи обонятельного сигнала от первичного нейрона митральным клеткам) флуоресцирующим вирусом, по свечению и перемещению которого можно было проследить, куда тянется обонятельный нейрон в мозгу. Так вот митральные нейроны уходят в зону мозга, которую называют древней, или пириформной, корой.
Вот они какие — главные герои нашей истории — обонятельные рецепторы (на фото они оранжево-розовые).
Вообще говоря, карта обонятельных путей от носа до вторичных нейронов стандартна: у разных особей один и тот же обонятельный нейрон идет в одну и ту же гломерулу и «обоняет» один и тот же запах. Расположение обонятельных луковиц у индивидуумов тоже сходно, и это касается всех млекопитающих.
Но вот на второй половине пути исследователей поджидал сюрприз. У каждой отдельной подопытной мыши направление вторичных — митральных — нейронов оказалось сугубо индивидуальным! Исследователи даже привлекли коллег из лаборатории нейроинформатики для построения математической модели «обонятельных путей сообщения». Результат оказался таким же: у разных мышей нервы от одинаковых обонятельных луковиц шли «собственным путем».
Так что теперь, пожалуй, придется несколько модернизировать известную поговорку. Не только на вкус и цвет товарищей нет, но и на запахи тоже. Каждый воспринимает их по-своему. И то, что одному покажется приятным, у другого может вызвать отвращение.