Вкус: Наука о самом малоизученном человеческом чувстве

Между тем это необязательно означает, что в мире существует 27 миллиардов разных запахов. Например, как мы знаем, несколько разных веществ обладают практически одинаковым сладким вкусом, и могут существовать сотни разных соединений, создающих один горький вкус. Если среди запахов также есть «близнецы», то количество уникальных запахов в нашем мире может быть намного меньше 27 миллиардов. Тем не менее, когда я попросил Мейнланда привести пример двух веществ с одинаковым запахом, он не смог этого сделать. «Кажется, двух веществ с одинаковыми запахами попросту не существует», – говорит он.

Итак, более‑менее разобравшись с запахами, давайте перейдем к другой части уравнения и посмотрим на рецепторы, отвечающие за восприятие всего этого головокружительного разнообразия пахучих веществ. Бак и Эксел установили, что обонятельные рецепторы представляют собой молекулы белка, встроенные в мембраны нервных клеток в обонятельном эпителии, и описали гены, кодирующие эти белки. Таким образом, когда спустя несколько лет после исследований Бак и Эксела генетики впервые расшифровали человеческий геном, они уже знали, как выглядят гены обонятельных рецепторов. К своему изумлению, они обнаружили не несколько десятков таких генов, а почти тысячу! Только задумайтесь: геном человека содержит всего около 20 000 генов, которые кодируют все генетические инструкции, необходимые для превращения оплодотворенной яйцеклетки в функционирующее высокоорганизованное человеческое существо со всеми его тканями и системами органов, включая головной мозг, со всеми молекулярными сигналами, обеспечивающими работу этого сложнейшего организма, и при этом каждый двадцатый ген кодирует рецептор запаха! Это все равно что прийти в библиотеку, содержащую все накопленные знания о нашем мире, и обнаружить, что каждая двадцатая книга посвящена ремонту автомобилей. Кто бы мог подумать, что обоняние составляет настолько значимую часть того, что мы есть?

При ближайшем рассмотрении больше половины этих генов обонятельных рецепторов оказались тем, что генетики называют псевдогенами – то есть нефункциональными остатками генов, утратившими способность к экспрессии на каком‑то этапе нашей эволюции. Однако установить, сколько именно обонятельных генов остаются функциональными у современных людей, не удается. В геноме человека – том самом, который был расшифрован командой легендарного предпринимателя Крейга Вентера – обнаружено около 350 рабочих генов, кодирующих обонятельные рецепторы. Но если секвенировать любой другой геном, скажем ваш, то можно обнаружить, что некоторые из этих 350 генов в вашей версии генома выведены из строя мутациями, в то время как некоторые из тех, которые в официальной версии генома оказались нерабочими, у вас нормально экспрессированы. Одна команда исследователей изучила выборку из тысячи человеческих геномов и обнаружила 413 генов обонятельных рецепторов, являющихся функциональными не менее чем у 5 процентов населения. Если бы исследователи изучили больше геномов, они бы, несомненно, обнаружили еще больше таких генов.

Но одно дело – считать гены, и совсем другое – понять, как рецепторные молекулы распознают различные запахи. Это гораздо сложнее, не в последнюю очередь потому, что обонятельные рецепторы расположены на поверхности нервных клеток, которые крайне трудно вырастить в лабораторных условиях в чашке Петри. Это значительно осложняет проведение экспериментов. В результате подавляющее большинство обонятельных рецепторов относятся к разряду «орфанных рецепторов», или «рецепторов‑сирот», названных так учеными – в редком приступе красноречия – потому, что науке пока неизвестно, какие именно пахучие вещества они распознают.

К счастью, молекулярные биологи нашли способ решить проблему – а именно поместить обонятельные рецепторы на поверхность культуры клеток почки, которую намного проще выращивать в искусственных условиях. Несколько лет назад, пролив немало пота, Мейнланд и другие исследователи создали панель линий клеток почки, экспрессирующих весь спектр человеческих обонятельных рецепторов, по одному рецептору на каждую линию клеток. Получив в свое распоряжение такую панель, исследователи наперегонки бросились тестировать пахучие вещества, воздействуя на панель одним из одорантов и глядя, какие из рецепторов срабатывают в ответ. В скором времени, думали они, бóльшая часть обонятельных рецепторов будет избавлена от «сиротского» статуса. Обонятельный код наконец‑то будет взломан!