Паоло Пелоси - Обоняние [Увлекательное погружение в науку о запахах]

Но бывает и так, что аромат цветка, или какого-нибудь характерного овоща, или просто посторонний запах в конкретной ситуации образуется одним-единственным химическим соединением. Эти случаи – самые интересные и самые полезные для наших целей. Давайте начнем именно с таких примеров, когда источники физического ощущения, то есть молекулы, и их отношения с запахом достаточно легко увидеть и описать.

Производя такой анализ, нужно держать в голове два основополагающих принципа, которые мы подробно обсудим в одной из следующих глав, но познакомиться с которыми стоит уже сейчас.

1. Молекулы пахучих веществ взаимодействуют с совершенно определенными белками, имеющими уникальные приёмные слоты, – примерно как ключ и замок.

2. Распознавание одоранта белком (соответствие скважины ключу) в значительной степени зависит от стереохимических параметров; проще говоря, размер и форма молекулы одоранта имеют первоочередное значение.

Но, прежде чем приступить к анализу структурных элементов этих летучих молекул и тех разнообразных запахов, которые они порождают у нас в носу, давайте отметим один факт, вроде бы очевидный, но не так уж легко объяснимый. Еще до того как мы сознательно узнаем запах и дадим ему имя, организм уже знает, нравится он ему или нет. Это не рациональный анализ, а спонтанная реакция. Один и тот же запах может показаться прекрасным или отвратительным, приятным или отталкивающим в зависимости от его силы, ситуационного контекста и самого субъекта восприятия. Бывает, что нам нравится запах, который в иных обстоятельствах кажется совершенно неприемлемым; или, допустим, в низкой концентрации он вполне приемлем, а в высокой уже невыносим. К тому же многое зависит от воспоминаний и ассоциаций, а при контакте с запахом эти воспоминания и ассоциации всплывают на удивление быстро. Тут же возникает интересный вопрос: есть ли на свете запахи, которые всегда воспринимаются как хорошие или дурные всеми представителями нашего вида – независимо от культуры, прошлого опыта и физиологических различий?

Вопрос очень непростой. У него много разных аспектов, и вскоре мы обсудим его подробнее, однако предварительный ответ можно дать уже сейчас. Действительно, существует много запахов, на которые люди по всему миру реагируют одинаково. Скверные запахи (испорченная пища, пожарище, разлагающийся труп) сигнализируют об опасности, хорошие (готовящаяся пища, спелые фрукты, чистый лесной воздух) сообщают о чем-то приятном.

Весьма вероятно, что в подобных случаях отношение к запахам – следствие эволюционной адаптации. У тех, кто отказался есть испорченную или зараженную пищу, спасся от пожара или из другой опасной ситуации, появилось больше шансов передать свои гены потомству. Качественная пища и чистый воздух, со своей стороны, обеспечивают лучшее самочувствие, более долгую жизнь и здоровых детей.

Жизнь прочих животных, от насекомых до млекопитающих, критическим образом зависит от правильной интерпретации обонятельных сигналов, но у нас, людей, многое зависит от культуры и традиции. В большинстве ситуаций запахи утратили над нами власть, но все еще продолжают дарить нам ощущения, приятные и отталкивающие, которые теперь служат просто предупреждением, но никак не приказом, обязательным к исполнению.

Давайте начнем со скверных, вонючих запахов, в том числе таких, которые по-настоящему трудно выносить. Интересно, что они относятся к конкретным функциональным группам: карбоксильной (углерод связан с двумя атомами кислорода в конце цепочки), тиольной (в образовании участвует сера, – SH) или аминовой (атом азота соединен с одним, двумя или тремя атомами углерода). Эти функциональные группы ведут себя активно и очень определенно, так что молекула начинает передавать прямую, интенсивную и недвусмысленную информацию.

Дурные запахи предупреждают об опасности, о ситуациях, которых следует избегать, и потому их послания должны быть очень ясными и убедительными. Фактически это жесткие предупреждения и приказы: «СТОЯТЬ!», «ПРОЧЬ!» или «НА ПОМОЩЬ!». Они похожи на дорожные знаки, сообщающие водителям четкую и мгновенно воспринимаемую информацию, не нуждающуюся в дополнительных объяснениях. Поэтому было бы практичнее и эффективнее, если бы запахи, переносящие такие сведения, были присущи всем соединениям одного химического класса. Вероятно, именно поэтому ольфакторные сигналы опасности (в отличие от большинства других запахов, привязанных скорее к форме молекулы в целом) закодированы именно в функциональных группах, определяющих классы химических соединений, которые типично возникают в ситуациях, несовместимых с благополучием, а подчас и с жизнью живых существ. Давайте поясним на всем хорошо знакомых примерах.

И короткие, и средние жирные кислоты (содержащие от четырех до десяти атомов углерода) присутствуют в одном из характернейших отвратительных запахов – запахе пота. Мы уже говорили о нем, когда освещали случай избирательной аносмии к изовалериановой кислоте. У всех этих молекул есть одна общая черта – свободная карбоксильная группа на конце цепочки. На рисунке 3 показана структура представителя этого семейства – изовалериановой кислоты. Любые изменения в углеводородном сегменте молекулы – в длине цепочки или ее ветвлении – приведут к возникновению дополнительных вторичных нот и образованию своего уникального запаха у каждой жирной кислоты. Однако все эти запахи будут в основе своей отталкивающими – из-за неизменной карбоксильной группы.

Названия кислот напоминают об их происхождении: масляная (сливочное масло), валериановая (растение валериана), капроновая, каприловая и каприновая (от латинского наименования козы). У всех этих соединений есть общая ольфакторная нота – мы назвали ее нотой пота, но с тем же успехом ее можно назвать и сырной. Все эти кислоты входят в состав триглицеридов (молекул глицерол, связанных с тремя остатками жирных кислот), из которых, в свою очередь, состоит молочный жир. Триглицериды абсолютно лишены запаха, так как очень велики по размеру и, следовательно, нелетучи. При скисании молока свободные кислоты выделяются из триглицеридов под воздействием ферментов, а ферменты – это продукт жизнедеятельности микроорганизмов, присутствующих в молоке. Так и оказывается, что запах жирных кислот свидетельствует о серьезном микробном заражении молока и его потенциальной опасности для здоровья.

Однако все это не мешает нам наслаждаться запахом сыра, причина которого те же самые жирные кислоты. В этом случае аромат не предупреждает об опасности, а, напротив, служит знаком качества. Так культура воздействует на обработку ольфакторных сигналов мозгом. Отвратительный запах больше не пугает нас: ведь теперь мы знаем, что сыр, который мы собрались съесть, получился не из-за спонтанной порчи молока, а в результате контролируемого применения точнейших технологий и безопасных микроорганизмов.