Обоняние. Увлекательное погружение в науку о запахах

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.

Неприятные запахи

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.

Рисунок 3. Примеры неприятных запахов: сигналы опасности, сообщающие о заражении пищи или о начавшихся в ней процессах распада.