Људски носови: уређаји са квантним мирисом

Орангутани који миришу на руже

Технологија је човечанству дала машинску алтернативу која испуњава свако чуло осим једног - мирис. Тренутне теорије нису у стању да објасне нашу способност опажања наизглед бесконачне разноликости нових мириса из ограниченог репертоара рецептора. Ако хемичар синтетише ново једињење које никада раније није било на Земљи, а наш њушни систем то може да открије, наш мозак за то живописно производи потпуно ново искуство. Један човек, парфимер и биофизичар по имену Луца Турин, током последње две деценије саставио је врло оспоравану теорију која покушава да објасни како се мириси откривају и преносе - претварају из молекула у нервне шиљке. Ове недеље објавио је непобитне доказе који ће можда једном заувек утишати његове бројне критичаре.

карвонТоком историје прихватање нових теорија није се догађало конверзијом њених клеветника, већ зато што су на крају они то учинили тхе. Нови увид често претвара главни аргумент против нове теорије у њен најснажнији доказ. Такав је случај са одређеним молекулом познатим као карвон. Као што је приказано на слици десно, карвон долази у два енантиомера - другим речима, укусима - који су међусобна огледална слика. Необјашњиво, један енантиомер - Р- облик - мирише на метвицу, док С- формирају мирисе кима или копра.



Традиционално Брава и кључ теорија мириса сматра да се одранице вежу у подударне џепове рецептора који откривају облике. Ова теорија добро функционише за карвоне све док постоје различити рецептори за сваку верзију. Главно ограничење концепта браве и кључа је то што постоји много примера где молекули потпуно различитих облика слично миришу. На пример, боран, којем недостају сумпорне везе, и даље има мирис трулог јаја који је нормално повезан са тим везама. Испоставило се да боран има сличне врхове у свом инфрацрвеном (ИР) или вибрационом спектру који се преклапају са сумпорним везама. Торино тврди да када се одорант веже у десни џеп, електрони могу кроз њега пролазити на начин који зависи од фреквенције којом молекул суштински вибрира. Читав вибрацијски спектар био би подељен, а сваки рецептор би имао команду. У овом тумачењу, нос постаје више-мање хемијски спектроскоп.



олфакторни-рецепторПроблем који карвон представља у Ториновој теорији је тај што, иако зрцалне слике другачије миришу, поседују идентичне ИР спектре. Као драматичан контрапункт овој наизглед препреци, Торино је додао бутанол узорку копра карвона и учинио да мирише на метвицу. Бутанол има исту врсту везе која се налази у карвону, али је довољно мали да заједно са њим уђе у џепове рецептора. Критичари су пребацили брзину демонстрирајући да мали молекул ацетофенона исто мирише на људе чак и када се његов вибрациони спектар промени заменом неких његових водоника тежим атомима деутерија. Ова супституција доводи до тога да везе молекула спорије осцилирају, ефективно мењајући глобалну валовитост целог молекула и способност електрона да кроз њега пролазе. Торино је већ показао у Дросопхили, воћној мушици, да деутерисани облици ацетофенона могу бити дискриминисани бар бихевиорално, али то једноставно није толико експериментално убедљиво као човек који директно пријављује шта осећа.

олфацтион-тун-рате_магнифиедТорински мастерстроке, објављен ове недеље у Плос Оне, показује да једна граната не сруши целу тврђаву. Торино је претпоставио да би већи молекул попут мошуса, са више тачака које би могле бити деутерисани, био уочљивији за људе. Молекули мошуса су отприлике толико велики колико можете да се уклопите у њушне рецепторе. Са тежином од скоро 300Да (далтона), већина њих се тешко може сматрати испарљивим и имају тенденцију да бораве на земљи или се држе предмета попут дрвећа. Само неколико молекула ове моћне и скупе ствари је, барем за јелене или дивље свиње, довољно за покретање њиховог света.



Да би извукао разне и суптилне облике ових једињења из посуде у којој су кувани, Торино користи гасни хроматограф. Да би се избегла контаминација или пропадање узорка, одраници се често троше директно из излазног отвора машине што је брже могуће. Стручњаци испитивачи у студији описно су процијенили неуправљане узорке као оштро оштре и мошусне, док су сви вибрацијски модификовани узорци добили нови карактер ухваћен само ријечима попут орашасто, пржено, масно металик и грубо.

Чак и ове разлике и даље имају призвук субјективности и често су разумљиве само онима који поседују и оштар нос и акутну описну моћ. Како стара теорија уступа тешко добијеним подацима, детекција машина ће бити непосредни добротвор, док ће за нас ускоро моћи да уследи вештачки нос, побољшана перцепција и веће разумевање како интерно пакујемо веће реалности нашег чулног пејзажа. Потпуно декодирање ове мистериозне снаге остаје коначна граница чулне науке. Геном је препун безбројних протеина рецептора који су одбачени у недавној еволуцији, заједно са нашим атрофираним олфакторним луковицама примата. Олфакторни орган је привилеговано подручје у мозгу где се нови неурони непрестано мигрирају и међусобно повезују што га чини атрактивним регионом за проучавање регенерације. Евентуално преусмеравање изгубљене интуиције паса помоћу одговарајуће технологије обогатиће наше људско искуство на начине које тек сада можемо да замислимо.

Copyright © Сва Права Задржана | 2007es.com