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

Рисунок 9.Относительно крупные молекулы, с 13–16 атомами углерода, издают приятные запахи с цветочными, древесными и амбровыми нотами.

Ввиду всего этого ученые были вынуждены предпринять весьма масштабные исследования. Их целью стало не только воспроизведение натуральных веществ в химической лаборатории, но и синтез совершенно новых соединений, обладающих аналогичным запахом. Эти штудии запустили новый виток интереса к тому, как же все-таки молекулярная структура вещества связана с его ароматом, а заодно обеспечили парфюмеров новыми материалами для творчества. Так наука и искусство рука об руку путешествуют по царству запахов, нанося на карту ранее неисследованные территории – и в химической, и в психологической перспективе.

Тем временем, гуляя по городу ароматов, мы вышли к окраинам, где селятся самые крупные молекулы из тех, что еще способны стимулировать наше обоняние. У одорантов, как вы помните, есть верхний предел. Очень большие молекулы недостаточно летучи, чтобы перемещаться по воздуху и забираться к нам в нос. Да даже если бы они и могли, для них просто не найдется рецепторов с достаточно просторными полостями, способными принять и распознать их. Очевидно, что природе просто незачем было оснащать наш обонятельный аппарат детекторами для молекул, настолько тяжелых, что они все равно никогда не долетят до носа.

Итак, район больших молекул населен преимущественно двумя типами запахов, совершенно противоположных друг другу: влекущим ароматом мускуса и гадкой вонью застарелой мочи.

Мы уже познакомились с ответственными за них молекулами в первой главе. В категорию мускусных одорантов входят натуральные соединения (часто это половые феромоны тех или иных млекопитающих, но случаются и вещества растительного происхождения) и разнообразные химические структуры (см. рис. 10). Выше мы уже обсуждали, как необходимость защищать исчезающие виды и в то же время нужда парфюмерной промышленности в данном конкретном типе запахов подтолкнули ученых исследовать связи между ароматом и молекулярной структурой. Одновременно, как вы помните, стал развиваться синтез химикатов, имитирующих запах натуральных субстанций.

Среди мускусных одорантов можно найти самые разные структуры – от макроциклических кетонов и лактонов до трициклических соединений и ароматических производных азота. Такое разнообразие объясняется, по всей вероятности, крупным размером молекул и соответствующих им специфических ольфакторных рецепторов. Это значит, что новая молекула размером примерно как у мускусного одоранта либо встроится в мускусный рецептор, либо не найдет себе вообще никакого рецептора и, следовательно, останется для нас непахучей.

Рисунок 10.Самые большие молекулы, еще способные стимулировать наше обоняние, служат источником двух контрастных типов запахов. Андростенон (19 атомов углерода) – побочный продукт тестостерона; он обладает устойчивым агрессивным запахом мочи. Остальные две крупные циклические структуры приятно пахнут мускусом – этот аромат очень высоко ценится в парфюмерии.

Но есть одно исключение – мочевой рецептор. Давайте вспомним, как выглядит структура андростенона, чрезвычайно вонючего стероида, происходящего от мужского полового гормона, тестостерона, и содержащегося в моче (рис. 1). Мы уже говорили, что это вещество действует как мощный афродизиак для свиньи и содержится в слюне половозрелых кабанов. Синтетических соединений, имитирующих этот отвратительный запах, найдется немного: видимо, его уникальные ольфакторные характеристики никого не интересуют. Впрочем, наше отношение к нему – преимущественно продукт культуры и воспитания, так как он ассоциируется с мочой, а моча, в свою очередь, – с грязными общественными местами. У многих млекопитающих между тем моча служит средством коммуникации между полами, а андростенон сигнализирует, что где-то рядом гуляет самец, – только и всего.

Итак, наш обзорный тур по городу запахов подошел к концу. Давайте под конец поднимемся на холм, откуда открывается превосходный вид на всю округу, и с высоты птичьего полета бросим еще один взгляд на только что обойденные районы. Вон, прямо в центре, огромный рынок: ряды пряностей, прилавки с барбекю… женщина торгует жареной картошкой и попкорном… – все сплошь плоские молекулы, ароматические соединения, производные бензола, пиразина, тиазола, фурана и некоторых других веществ. Из центра этих молекул выходят по несколько коротких отростков; вместе они содержат не больше 10–12 главных атомов (включая углерод, азот, кислород и серу). На краю рынка видны ряды с зеленью – там тоже имеются ароматические соединения вроде тимола, но большинство молекул все-таки не плоские: вон изогнутые кольца, похожие формой на кресла, и вдобавок с побочными цепочками – например, ментол. Эти молекулы дают нам камфарные ноты, скипидарные и бальзамические: посмотрите, вон парк с высокими деревьями. У всех них десятиатомная базовая структура терпеноидов, но при этом более круглая форма. Если от травяных рядов повернуть в другую сторону, мы найдем целый сад с цветочными запахами: гераниол, линалоол и цитронеллол розы и герани мешаются там с цитрусовыми нотами цитраля и цитронеллаля от лимонных деревьев и цветущего флердоранжа. Все это – структуры с открытой цепочкой. Переведем взгляд дальше: там видны другие линейные и разветвленные спирты, альдегиды и кислоты, организованные в виде трех параллельных улиц; номера домов на каждой увеличиваются по мере возрастания количества атомов в цепочке. Чем дальше от центра, тем больше и сложнее молекулы: вон древесные мускусы – похоже, там зоопарк с какими-то крупными животными – и заодно вонь старой мочи из туалета на давно заброшенном железнодорожном вокзале.

В этом воображаемом путешествии мы с вами пронаблюдали связь между разными типами запахов и стоящими за ними молекулярными структурами. Но до установления системы полезных и информативных корреляций, опираясь на которые мы могли бы предсказать запах химического вещества, просто взглянув на его молекулярную структуру, нам, увы, еще очень далеко. Вариации слишком многочисленны – как и элементы, делающие каждый запах таким уникальным. Но, поверьте, не стоит огорчаться: именно комплексность ольфакторного опыта и невероятная сложность классификации запахов в соответствии с какой бы то ни было организованной системой и делает создание духов и приготовление пищи куда больше искусством, чем наукой.