Обоняние. Увлекательное погружение в науку о запахах

Если такие комплексные механизмы имеются в обонянии человека, что и говорить о других биологических видах! Большинство из них не разработали такой изощренной звуковой коммуникации, как у нас, и место идиом у них занимает химическая информация, достигающая временами высочайших уровней сложности. Это особенно верно для социальных животных, таких как медоносные пчелы, муравьи и термиты, которые живут крупными сообществами, организованными по строжайшим правилам внутривидовой иерархии, где у каждого есть свои задачи. В таких сообществах на обонятельных сигналах строится распознавание не только самих социальных каст, но и их обязанностей, и правил, регулирующих общественную жизнь. Этими же сигналами передается бытовая информация, касающаяся еды, заботы о личинках, присутствия особей чужих видов или других источников опасности и т. д. Молекулы буквально играют роль слов: каждая обладает своим особым значением и каждая представляет собой часть более сложного смыслового целого.

Можно предположить, что, как и в более привычном нам звуковом языке, одно и то же слово языка химического может обладать разным смыслом в зависимости от контекста. Да, это звучит довольно невероятно в применении к столь примитивным видам, но это действительно так. Наука знает несколько примеров того, как один и тот же феромон может вызывать разные поведенческие реакции в зависимости от присутствия рядом других ольфакторных стимулов или дополнительной информации, приходящей через другие сенсорные модальности – например, через зрение или слух.

Взлом ольфакторного кода

Итак, если мы хотим добраться до самой сути обоняния и разгадать его секреты – а значит, понять, почему линалоол пахнет цветами, а октенол – грибами, – нам придется взломать ольфакторный код и выучить алфавит этого химического языка.

Взлом ольфакторного кода чем-то похож на попытку расшифровать древнюю рукопись на незнакомом языке. В работе такого рода мы обычно сталкиваемся с двумя типами проблем: самим языком и его письменными символами. Иногда один из этих двух элементов нам уже знаком – но не всегда. Так, скажем, этруски в своей письменности пользовались греческим алфавитом, но сам их язык до совсем недавнего времени оставался непонятным. И наоборот, шифрованное письмо вполне может быть написано на английском, но, чтобы понять его, придется сперва разгадать смысл каждого символа. В худшем – и самом безнадежном – случае нам неизвестен ни сам тип языка (а значит, непонятен его грамматический строй и значения слов), ни назначение отдельно взятых символов. Это алфавитное письмо, слоговое или иероглифическое? Именно так до 50-х годов XX века обстояло дело с линейным письмом Б древнего Крита. И так оно обстоит до сих пор с линейным письмом А.

Но вернемся к типу языка. Столкнувшись с незнакомым текстом, первый вопрос, которым мы должны задаться: на каком языке он написан? Это алфавитный язык наподобие английского и большинства других современных языков? Или силлабический, как японский? Или идеограмматический, как китайский? В свое время Шампольон сумел расшифровать египетские иероглифы благодаря интуиции: он решил, что, вопреки бытовавшему в те времена мнению, эти картинки представляют собой не пиктограммы, а алфавитные знаки – иными словами, обозначают звуки, а не понятия. После этого все стало гораздо проще: сначала распознаём присутствующие в тексте имена людей, а потом, одну за другой, – буквы алфавита.

При помощи сходной логики химики подошли и к расшифровке языка запахов. Они сформулировали гипотезы и верифицировали их, соотнося с непосредственным обонятельным опытом, и так провели параллели между знакомыми, четко определенными типами ароматов и структурными параметрами одорантов. Это было похоже на расшифровку химического Розеттского камня!

Итак, переформулируем первый вопрос: каковы молекулярные параметры, которые наш нос (или любая другая обонятельная система) считает необходимыми для расшифровки ольфакторного послания?

Для описания молекулы мы можем воспользоваться физическими (температура плавления, температура кипения, рефракционный индекс, растворимость, цвет), химическими (кислотность, способность к окислению или восстановлению, избирательная реактивность по отношению к тем или иным веществам) или структурными характеристиками (размер, форма, природа и расположение функциональных групп). Так какие же из этих аспектов релевантны с точки зрения носа? Какие будут распознаваться ольфакторными рецепторами? Какие, следовательно, помогут нам предсказать запах вещества? Разумеется, подходят далеко не все. Так вот, определив, какие молекулярные свойства теснее всего связаны с запахом, мы сделаем первый – и огромный – шаг к пониманию того, какого типа язык нужен для химической коммуникации.

Как можно поделиться ольфакторным опытом?