5 наших чувств для здоровой и долгой жизни. Практическое руководство

Особенности нашего обоняния. Ярче всего мы воспринимаем запахи рано утром, сразу после сна. При длительном сексуальном воздержании, при мигрени, после родов, а также во время голодания обоняние обостряется на 40 %. Самыми приятными запахами большинство людей называют ароматы свежего хлеба, кофе и свежескошенной травы. У людей, недавно начавших курить, обоняние слабеет на 50–60 %. У 25 % людей, по каким-либо причинам утративших обоняние, пропадает и интерес к сексу. Из-за естественной кривизны носовой перегородки левая ноздря воспринимает запахи лучше, чем правая. Обоняние у женщин, не принимающих гормональные контрацептивы, меняется в течение менструального цикла. Острее всего оно во время овуляции. Физиологи из Университета Колорадо установили, что после 60 лет у человека снижается острота восприятия запахов.

Механизм работы рецепторов обоняния

Молекулы ароматических веществ, попадающие с током воздуха в носовую полость, растворяются в слизи, покрывающей обонятельный эпителий, и взаимодействуют с рецепторными белками, содержащимися в мембране ресничек обонятельных нейронов. Это взаимодействие изменяет ионную проницаемость мембраны клеток и формирует электрический импульс, передающийся по аксону клетки в обонятельный нерв и далее, вплоть до двигательных нейронов спинного мозга, дающих мышцам команды зажать нос пальцами (при неприятном запахе) и отойти подальше или наоборот (в случае приятного запаха).

С центральными механизмами системы обоняния специалисты, занимавшиеся ее изучением, разобрались довольно давно. Но белковые рецепторы, присутствующие на мембранах дендритов нейронов обонятельного эпителия, длительное время оставались неуловимыми. Решить эту задачу удалось только в 1991 году ученым Колумбийского университета Линде Бак и Ричарду Экселу. В 2004 году открытие принесло им Нобелевскую премию по физиологии и медицине.

Традиционный подход к изучению механизмов работы рецепторов обоняния заключался в измерении активности тех или иных нейронов в ответ на различные раздражители. Для этого к обонятельным нервам животных подсоединяли электроды и давали им вдыхать различные вещества. В результате удалось выяснить только то, что один и тот же нейрон может реагировать на различные вещества, однако механизмы, лежащие в основе этого процесса, долгое время оставались непонятными.

Бак и Эксел избрали принципиально новый подход – они обратились к стремительно развивающейся генетике и начали поиск генов, активность которых регистрируется исключительно в обонятельном эпителии. Вначале их эксперименты также были безуспешны, что позже Эксел объяснил существованием огромного количества белков-рецепторов, реакция каждого из которых на конкретный запах слишком слаба, чтобы ее можно было обнаружить существующими методами.

Справиться с этой проблемой ученым помогла придуманная Бак схема, с помощью трех допущений значительно сократившая область поиска. Согласно первому допущению, основанному на имевшихся на тот момент разрозненных научных фактах, искать следовало только гены белков, обладающих определенным сходством с родопсином. Это рецепторный белок, за счет которого происходит формирование электрического импульса в палочках сетчатки глаза, клетках, не различающих цвета, а реагирующих на изменение освещенности и обеспечивающих сумеречное зрение. Кроме того, искомые белки должны были относиться к одному семейству, а кодирующие их гены – проявлять активность исключительно в клетках обонятельного эпителия.

У крыс генов, отвечающих всем трем критериям, нашлось около тысячи – примерно 1 % от всего генома. Каждый сотый крысиный ген задействован в распознавании запахов, что указывает на чрезвычайную важность системы обоняния для грызунов – близких родственников приматов: наши ветви на древе эволюции разошлись около 25 миллионов лет назад.

Поиск в ДНК-библиотеках позволил найти в геномах других видов (мыши, саламандры, зубатки, собаки, человека и других животных) гены-аналоги, связанные с первичным восприятием запахов. Правда, в отличие от большинства животных, у которых большая часть этих генов исправно синтезирует соответствующие белки, у человека имеется почти 60 % генов белков обонятельных рецепторов. Судя по всему, мутации, блокирующие активность генов обонятельных рецепторов, стали накапливаться с того времени, когда острое обоняние утратило свою важность для выживания обезьяноподобных предков человека.

Дальнейшее изучение системы органов обоняния показало, что каждый отдельный рецепторный нейрон может распознавать множество пахучих молекул, каждая из которых активирует различные белковые рецепторы на поверхности его мембраны. Такая комбинаторная система кодирования сигналов позволяет распознавать практически неограниченное количество ароматов.