Обоняние. Увлекательное погружение в науку о запахах

Увы, искусственный нос, даже самый технически изощренный, никогда не скажет нам, приятный получился запах или нет, и лучше ли это вино, чем вон то. Когда ответ окрашен эмоцией, он становится слишком личным, и никакой прибор его уже не измерит. Это относится и к другим сенсорным модальностям. Мы можем сфотографировать картину, провести всесторонний ее анализ, от состава красок до особенностей перспективы и композиции, но никакой инструмент не в силах будет оценить, что лучше – Микеланджело или рисунок вашего пятилетнего сынишки; или объяснить, как правильно сравнивать Рембрандта с реалистической фотографией. То же и с музыкой. Можно разложить симфонию на ноты и исследовать вклад каждого инструмента в общее целое, но это ничуть не приблизит нас к пониманию, почему вот от этого концерта на душе наступают мир и счастье, а вон тот кажется нудным и утомительным, – причем у другого слушателя все в точности наоборот.

Мы вполне осознаем эти ограничения, когда речь идет о других чувствах и каналах восприятия, но с обонянием все почему-то не так очевидно. Причина, возможно, состоит в той необычайной эффективности и незамедлительности, с которой обоняние стимулирует наши эмоции и активирует спрятанные в глубинах памяти устойчивые связи между запахами и событиями прошлого. Для искусственных носов это непреодолимое препятствие. В лучшем случае мы сможем добиться от них того же типа оценок, что и от жюри опытных эвалюаторов вкусов и ароматов, – и только.

Цели на будущее

Теперь, хочется надеяться, мы лучше знаем, что такое биологический нос и какую сложную систему он собой представляет. Остается открытым вопрос чувствительности. Нынешняя аппаратура на проводящих полимерах работает с концентрациями на порядки выше, чем те, что способен уловить человеческий нос, не говоря уже о носе мыши или антенне насекомого. Чтобы преодолеть это затруднение, некоторым инструментам требуется предварять анализ повышением концентрации опытного образца. Уже одно это не соответствует требованиям к самому элементарному искусственному носу, который должен нюхать в реальном времени. Получается, что устройство все равно оказывается ближе к лабораторному инструменту, чем к сенсору. И здесь нам тоже есть чему поучиться у собственной биологии. Помните, как ольфакторные нейроны посылали сигналы в ольфакторные луковицы и все реакции на один тип запаха прибывали в одну точечную локацию? В результате такой конвергенции сигнал многократно усиливался, а шум (спонтанные реакции нейронов) многократно уменьшался. Эта стратегия уже успешно применяется в ряде аналитических приборов и могла бы повысить чувствительность электронных носов.

Этот экскурс в будущие возможности электронных носов мне хотелось бы завершить осторожным, но довольно оптимистичным прогнозом. Аппараты, пытающиеся различать запахи теми же методами, что и наш нос, уже существуют, хотя их функциональность пока ограниченна и находится на базовом уровне. Но мы уже поняли, в каком направлении намерены двигаться, и даже собрали себе ящик с инструментами в дорогу. Самая главная необходимость сейчас – углубить и расширить детальное знание нашей биологической обонятельной системы, дабы расшифровать наконец элементы химического языка, которым в совершенстве владеет человеческий нос. Параллельно нужно разрабатывать более совершенные сенсоры с использованием новых методик и материалов, и в этой связи работа с белками как специфическими элементами, способными точно распознавать разные молекулярные формы пахучих веществ, видится все более перспективной.

Заключение

Мы с вами пустились в путь, начав обращать внимание на окружающие нас запахи и предоставив носу права проводника: он вел нас к приятным запахам и предупреждал о скверных, помогая избегать потенциально опасных ситуаций. Мы узнали, как разные запахи бывают зашифрованы в молекулярной структуре летучих соединений и что на самом деле они – буквы алфавита, а иногда и целые слова сложного, прекрасного языка. Мы, люди, только учимся говорить на этом языке, хотя животные владеют им в совершенстве. Они умеют сообщать о своем присутствии другим особям своего вида, предостерегать их об опасности, рассказывать, где найти еду, – а еще подслушивать, обманывать и даже эксплуатировать.

Химия научила нас правильно произносить слова этого иностранного языка, а биохимия и молекулярная биология с их рецепторами и нейронными связями объяснили, каким образом разные виды живых существ понимают и интерпретируют химические послания и какими поведенческими моделями на них реагируют. Что касается людей… здесь мы только начинаем понимать, почему запахи имеют над нами такую власть и как им удается так мощно и напрямую вызывать эмоции и будить давно забытые картины прошлого.