Теории обоняния

Почему мы чувствуем запахи? Впервые ответ на этот вопрос попытался дать римский поэт Лукреций Кар около 2000 лет назад. Кар считал, что на нёбе имеются маленькие поры различной величины и формы. Пахучее вещество испускает молекулы, и запах ощущается тогда, когда они входят в эти поры. С тех пор было предложено около 30 теорий, которые разделились на контактные и волновые. Сторонники волновых теорий приводили в качестве аргумента способность насекомых, птиц и животных различать запахи на огромных расстояниях. Например, буревестники и альбатросы чувствуют запах рыбы с высоты около 3 километров, а акулы ощущают запах крови, если ее концентрация в воде составляет одну миллионную долю процента. Самой известной волновой теорией является теория Бека и Милеса, которая предполагает, что орган обоняния подобен источнику инфракрасного излучения. В качестве доказательства приводится способность пчел чувствовать запах меда, помещенного в запаянный контейнер, который, тем не менее, пропускает инфракрасное излучение. Следовательно, можно сделать вывод, что пахучие вещества, запаянные в полиэтилен, должны вызывать обонятельные ощущения, поскольку полиэтилен пропускает инфракрасное излучение. Однако ничего подобного не происходит. Кроме этого, волновые теории противоречат двум основным свойствам запаха: 1) запах не может распространяться в безвоздушной среде, 2) вещества с запахом должны быть летучи. Так, например, железо ничем не пахнет, потому что с его поверхности не происходит испарения молекул. Следовательно, запах обусловлен не волнами, испускаемыми этими веществами, а молекулами пахучего вещества. В настоящее время от волновых теорий большинство ученых отказались.

Контактные теории делятся на физические и химические, в зависимости от типа взаимодействия обонятельных рецепторов с молекулами пахучего вещества. Наиболее распространенной физической контактной теорией является вибрационная теория Дисона-Райта. В 1937 году Г. М. Дисон сформулировал три необходимых условия пахучести вещества: летучесть, растворимость и внутримолекулярные колебания, которые дают пик в определенном интервале частот, чувствительных для обонятельных рецепторов. В 1956 году теория Дисона была дополнена Райтом. Райт предположил, что идея вибрационных частот, к которым восприимчивы обонятельные рецепторы, верна, но неправильно выбран интервал частот. Согласно этой теории колебательные частоты определяют качество запаха, а летучесть, способность к поглощению и растворимость - его интенсивность. Молекулы обонятельных рецепторов, находящиеся в состоянии возбуждения, комбинируются с молекулами пахучего вещества и меняют частоту своих колебаний. Разнообразие запахов объясняется наличием нескольких типов клеток обонятельных рецепторов. Вибрационная теория неоднократно подвергалась критике, но после двадцатилетнего забвения к ней вновь вернулись.

Сторонники химических контактных теорий утверждают, что основным фактором, определяющим запах, является форма молекулы. В 1949 году Р. Монкрифф выдвинул гипотезу, напоминающую догадку Лукреция Кара. Монкрифф предположил, что обонятельная система состоит из рецепторных клеток нескольких видов, каждый из которых воспринимает отдельный первичный запах, а молекулы пахучего вещества оказывают свое действие при точном совпадении их формы с формой рецепторов этих клеток. Теорию Монкриффа развил Дж.Эймур, который определил количество видов рецепторов, их размеры и форму. Для определения количества Эймур установил число основных, или первичных, запахов - 7, каждый из которых соответствует форме рецептора. При смешивании первичных запахов можно получить любой известный запах. Молекулы первичных запахов могут совпасть только с одним видом рецепторов, а молекулы сложных должны подходить сразу нескольким. Следовательно, чтобы воспринять семь первичных запахов, в носу должно быть семь различных видов обонятельных рецепторов. Изучение формы семи рецепторных участков началось с исследования формы молекул различных пахучих веществ с помощью методов современной стереохимии. Например, когда были построены модели молекул всех соединений, обладающих камфорным запахом, оказалось, что они имеют одинаковую округлую форму и диаметр. Это означало, что рецепторный участок для камфорных соединений должен иметь аналогичную форму и тот же диаметр. Таким образом, были построены модели молекул других пахучих веществ. Оказалось, что мускусный запах вызывается молекулами дискообразной формы, мятный - молекулами клинообразной формы, а эфирный - палочковидными молекулами. В каждом из этих случаев рецепторный участок, вероятно, имеет форму и величину, соответствующую форме и величине молекулы пахучего вещества.

В настоящее время наиболее признана стереохимическая теория обоняния Монкриффа-Эймура. Она прошла ряд экспериментальных проверок, которые доказали правильность ее основных положений.

Пожалуйста, прокомментируйте опубликованный на данной странице материал и поделитесь своим опытом. Нам важно ваше мнение!