А.Г. То есть сейчас, простите, я залезу пальцем в нос, это я мозг свой трогаю?
Э.З. Нет, обонятельные клетки находятся между глаз, они выше.
А.Г. Гораздо глубже.
Э.З. Вот хорошо видно на рисунке: белым обозначены как раз те обонятельные клетки, настоящие клетки мозга. А вот на следующем рисунке мы видим, как выглядят обонятельные клетки. Вот тело клетки, и сверху волоски. На самом деле они висят вниз головой. И вот на этих волосках расположены настоящие участки, называемые молекулярными рецепторами. Взаимодействие пахучих веществ с этой мишенью даёт электрический ответ, который идёт в мозг. И дальше центральная нервная система анализирует огромное количество электрических импульсов.
У нас, у людей, 10 в 8-й степени клеток, это огромное количество. И чтобы вы понимали разницу между обонянием собаки и человека, это выглядит так. Вот поверхность, которая воспринимает пахучие вещества у человека. Она огромная, 25 квадратных сантиметров, это 5 на 5 сантиметров. У собаки 7 квадратных метров.
А.Г. Метров?!
Э.З. Метров. Вот чтобы было понятно, насколько у них возможности больше, чем у человека.
А.Г. Потрясающе.
Э.З. Следующий рисунок это обычный дыхательный эпителий. Он так структурирован. А вот следующий рисунок покажет вам, как выглядят обонятельные клетки; вот это та поверхность, которая ловит летучие вещества, распространённые в воздухе.
А.Г. И вот этой поверхности у нас…
Э.З. И вот этой поверхности у нас 25 см, но это всё равно огромная, огромная площадь поверхности.
А.Г. А вот у друзей наших меньших…
Э.З. 7 квадратных метров. Поэтому я буду рассказывать о собаках с большим восхищением, хотя могу сказать, что мы пытались с ними конкурировать по индивидуальному запаху. И, например, некоторые люди в состоянии отличать индивидуальный запах мышей, крыс. Но не всех, а только некоторых. А любые собаки это делают легко.
Но что такое запах с точки зрения химика, какие вещества пахнут? Не все вещества пахнут. У нас, мы знаем сейчас, около 10 млн. органических веществ, и только 10% имеет запах. Значит, эти вещества вызывают ощущения, которые мы называем запахом. У животных, наверное, то же самое, но твёрдо доказать, что они точно так же чувствуют, как и мы, это нельзя.
Так вот, когда пахучие вещества дают нам электрический ответ, то в животном мире он несёт информацию вообще обо всём, об окружающей среде в социальном плане… Вот как выглядит обонятельная рецепторная клетка. Вот жгутики, которые висят сверху и снизу, это те белки, которые встроены в мембрану обонятельной клетки. И взаимодействие их с пахучим веществом вызывает электрический ответ, открываются ионные каналы, идёт ток, и это мы считаем запахом.
Можно следующий рисунок.
И тогда я перейду к молекулярным механизмам того, как возникают электрические ответы. Здесь участвуют ионы кальция, что очень важно для специалистов, ведь это данные последних 10-20 лет для обонятельного рецептора. Значит, если взглянуть в историю изучения обоняния, то оказывается, что первые сведения были получены в VI-V веке до нашей эры. Ученик Пифагора Алкмион Кротонский впервые описал орган обоняния. Тогда догадывались, что какие-то вещества отлетают от цветков, от чего-то другого и попадают в нос, и считали, что в носу есть щель в мозг. Эти вещества прямо в мозг попадают.
А.Г. Они недалеки от истины.
Э.З. Немножко, немножечко не догадались, нашли некий такой подход. И очень интересно, что в те времена эксперимент считался беднейшим средством познания. То есть главное было высказать идею, а остальные… Презумпция невиновности была у идеи. Её нужно было опровергать экспериментом. Сейчас это уже не так. Нужно идею высказывать и иметь доказательство, что и как есть.
Вот как выглядит схема физико-химических методов. Внизу – собирают летучие вещества, а сверху видно, когда анализируют хронотографически, как выглядит смесь с точки зрения физико-химического анализа. Принципиальная разница в том, что орган обоняния анализирует не так, как физики-химики, как мы. Я физико-химик по своему образованию. Мы смесь разлагаем во времени. Мы обязательно каждое вещество выделяем и анализируем, то есть смесь у нас идёт во времени, последовательно каждое вещество. Нос, имея 108 клеток, где, считается, рецепторов около тысячи, делает мгновенный анализ, параллельный, то есть он получает некие обонятельный образ. И я закончу своё сообщение некой идеей обонятельного образа, который показал Сальвадор Дали на зрительных образах. Это принципиальное отличие физико-химического анализа: мы смеси носом интегрируем, то есть мы мгновенно получаем интегральный анализ, а физико-химический анализ дифференцирует, он просто разбирает на отдельные компоненты. И поэтому до сих пор нет больших успехов в области анализа физико-химическими методами, если сравнить с биодетекторами – так называется орган обоняния.
Вот если посмотреть, что животные… Будем говорить о млекопитающих, потому что они ближе к нам: мы тоже млекопитающие. Так вот, у человека можно спросить, что он думает о запахе. А когда работают животные, мы должны интерпретировать либо их поведение, либо получать электрофизиологические ответы, либо какие-то другие ответы, которым нужно придумывать объяснение. С человеком было бы, конечно, попроще. Но дело в том, что у человека язык обонятельный не развит. Если мы говорим о пахучих веществах, то у нас абстрактного названия пахучих веществ как цветов нет. Поэтому мы обязательно запах привязываем каким-нибудь предметам.
А.Г. К источнику.
Э.З. К источнику, источнику запаха: моча, например, или цветы, или прочее.
А.Г. При этом я подозреваю, что когда мы с вами говорим «запах розы», мы имеем в виду совсем разные запахи и определяем, скорее, диапазон того, что входит в запах розы, а что нет.
Э.З. Вы сказали сейчас «совсем разное», и это действительно так, потому что, как показали исследования, мы, люди, индивидуально живём в другом обонятельном мире. И очень интересно. Возьмём меня и мою сотрудницу. У меня приличный мужской нос у неё тоже приличный нос, но женский. И оказалось, что по некоторым веществам она значительно чувствительнее меня, по другим – я чувствительнее её. И оказывается, если мы готовим смеси в равных количествах, то мы эти смеси воспринимаем по-разному. А если учитывать пороговые концентрации, это тоже очень важная вещь, когда оказывается, что люди, нюхая самые маленькие концентрации, могут их почувствовать и описать, узнать и прочее то чувствительность у разных людей на многие порядки отличается друг от друга. И поэтому смеси, чтобы люди их воспринимали одинаково, имея разные пороговые концентрации, нужно готовить соответственно порогам, не весовым коэффициентам, а совсем другим параметрам. Вот это удалось нам сделать.
Очень интересно, что пороговые концентрации описаны в книжках. Они существуют как физико-химические величины, и мне приходилось участвовать в определении порога в Америке, например, когда за каждое участие платили 20 долларов. Просто для участия и своих сотрудников нельзя было привлекать: это центр исследования химических чувств в Филадельфии. Я, поскольку был не свой, а посторонний, то тоже участвовал. И я занял довольно приличное место по своей чувствительности, по пороговым концентрациям. А платили, видите, по социалистическому методу, то есть всем одинаково. И пришло в голову тому, кто проводил эксперименты, что если доплачивать за более низкие пороги, то, наверное, это будет более истинная цифра. И вот оказалось, что действительно подскочили цифры на 200%, не у меня, правда. Я работал, правда, не за деньги, я просто повторил свои же данные. То есть мы на низкой зарплате делаем всё равно то же самое, что и на высокой. Я просто хочу сказать, что эти физико-химические данные, которые идут, очень сильно зависят от мотивации. То есть у научных сотрудников, которые работают в такой области, мотивацию, наверное, уже труднее поднять деньгами.