На пути к бионике

И все же приходится признать, что все три изложенные гипотезы при всей своей кажущейся на первый взгляд стройности имеют весьма существенные пробелы. Так, например, химическая гипотеза не может объяснить, почему химически очень близкие вещества имеют различный запах. Вероятно, правы те ученые, которые утверждают, что прямой связи между химическим составом и пахучими свойствами не существует. Много белых пятен в колебательной гипотезе. Неясно, например, почему одинаково пахнут вещества, поглощающие излучение разной частоты, а у других веществ спектры поглощения абсолютно одинаковы, а запахи совсем разные. И еще. Сегодня физики могут создать инфракрасные волны любой длины, однако все попытки найти "пахучую" электромагнитную волну пока не увенчались успехом. Что касается стереохимической гипотезы, которая среди всех существующих теорий обоняния в наши дни считается наиболее состоятельной, то и у нее имеются слабые места. Исходя всего из семи основных запахов, трудно объяснить высокую информационную емкость обонятельного аппарата (громадное число различаемых запахов). Трудно также объяснить, почему число митральных клеток и, по-видимому, число типов приемников не совпадает с числом простых запахов.

Итак, строгой физической теории запахов пока еще нет. Одно из древнейших и важнейших чувств - чувство обоняния по-прежнему остается полным загадок. Чтобы установить истинную природу запахов и механизм их восприятия и на основе добытых знаний решить проблему автоматизации процессов восприятия и обработки запаховой информации в самых различных сферах человеческой деятельности, ученым, вероятно, понадобится еще не один год. И вот недавно наметился новый подход к решению этой сложнейшей проблемы. Речь идет о "биологизации" создаваемых инженерами обонятельных анализаторов, о построении "полуживых" систем. Один из инициаторов этого начинания - американский ученый Роберт Кей.

Он поставил задачу создать простой по устройству прибор, способный по запаху быстро обнаруживать присутствие ядовитых газов в воздухе и поднимать тревогу, когда их концентрация достигнет опасного для человека уровня. Такой прибор должен работать непрерывно и надежно в шахтах, рудниках, на подводных лодках и в кабинах космических кораблей, где опасность отравления воздуха постоянно существует. В качестве чувствительного элемента - датчика запаха ядовитых газов, Кей использовал в спроектированном им устройстве... живую муху. Обонятельный орган этого насекомого - антенна - представляет собой полость, в которой находятся нервные окончания, объединенные в антенный нерв. К нервным узлам, заменяющим мухе мозг, ученый присоединил микроэлектроды, которые передавали ее биотоки на обработку. Сначала их подавали на усилитель, а затем - в анализатор, где "обонятельные" биотоки отделялись от всех других. Почуяв ядовитый газ, муха начинала "генерировать" импульсы характерной формы, и анализатор немедленно включал сигнал тревоги.

Для "детектора запахов" (так ученый назвал созданный им прибор) Кей выбрал муху по ряду соображений: такой "датчик запахов" легко найти, биотоки мухи просто расшифровать и, наконец, у этих насекомых превосходное, тонкое обоняние. Да и в эксплуатации такой "прибор" очень удобен: если живой "блок" выйдет из строя, в обычной коробке из-под спичек всегда можно хранить несколько десятков запасных,

А если нет под руками мух? Не беда. Их с успехом могут заменить... тараканы! На некоторых американских шахтах для определения опасных концентраций вредных газов в воздухе в течение последних шести лег используется устройство, главным чувствительным элементом которого является таракан. Он улавливает самые незначительные дозы рудничного газа, которые не способен обнаружить ни один из известных приборов. Малейшая опасность - таракан дает сигнал предупреждения.

Бионики полагают, что принцип функционирования органов обоняния мухи, таракана и других насекомых можно будет в дальнейшем широко использовать во входных устройствах вычислительных машин и газовых хроматографах*. А пока...

* (Хроматограф - прибор для анализа химического состава веществ хроматографическим методом.)

Пока ученые заняты поиском в мире животных организмов, способных автономно выполнять функции газоанализаторов и запахолокаторов в различных областях производства и научных исследований. Для такой роли биологические системы должны отвечать двум требованиям: обладать высокочувствительным обонятельным аппаратом, который мог бы воспринимать тот или иной интересующий нас запах в самой мизерной концентрации, реакция па обнаруженный запах должна быть немедленной, простой, наглядной и понятной.