В молекуле пахучего вещества важно местонахождение заряда или функциональной группы. Они должны лечь точно на соответствующее устройство замочной скважины. От этого зависит запах.
Молекула, состоявшая из 11 атомов углерода, 22 атомов водорода и одного атома кислорода
пахнет рутой (рута – травянистое или полукустарниковое растение, в диком виде растет в Крыму по каменистым склонам гор). Присмотревшись к ней, нетрудно заметить, что 10 атомов углерода, как богатыри дядьки Черномора, равны между собой и только один второй слева, к которому двойной валентной связью крепится кислород, выделяется из их стройного ряда. Этот углерод нетрудно переместить на третье, четвертое, пятое или шестое места. Что же при этом произойдет с запахом?
Оказывается, при перемещении группы СО к центру молекулы запах руты постепенно убывает и возникает фруктовый запах. Видимо, существуют разные замочные скважины для молекул с кислородом, находящимся в конце и в середине цепочки атомов.
Известно несколько веществ с общей для всех кольцеобразной формой молекулы и индивидуальным коротеньким хвостиком из различных атомов. Они имеют одинаковую конфигурацию, размер и обладают запахом миндаля. Замена в циклической части одного из атомов водорода соединением – ОСН2 изменяет его запах на ванильный.
Молекулы многих веществ, строго сохраняя свое химическое строение, могут иметь различную конфигурацию. Две резко различные формы присущи молекулам, состоящим из 6 атомов углерода, 10 атомов водорода и одного атома кислорода. Упрощенно их можно передать следующим образом:
Их запах не имеет ничего общего.
Сложный запах может создаваться при одновременном действии нескольких различных молекул или благодаря тому, что молекула пахучего вещества действует одновременно разными своими частями на несколько рецептивных участков чувствительной клетки. Крупные молекулы могут одновременно дотягиваться до двух замочных скважин. Мелкие занимают первую попавшуюся.
Вещества с простым запахом, сколько их ни разбавляй, запах не меняют. Иначе ведут себя вещества со сложными запахами. Очень концентрированные и очень разведенные растворы могут пахнуть по-разному. Концентрированная смесь веществ, из которой приготовляют духи «Белая сирень», имеет запах, неприятный для человека, и совершенно не напоминает сирень. Объясняется это явление просто. Пахучие вещества обычно содержатся в весьма различных концентрациях. При сильном разведении запахи одних веществ раньше перестают восприниматься, тогда как других будет еще достаточно для того, чтобы пахнуть.
Эта теория хорошо объясняет большинство особенностей обоняния. Например, привыкание к запахам. Вероятно, чувствительная клетка возбуждается только в момент введения ключа в замочную скважину, а затем быстро успокаивается. Поэтому мы ощущаем запахи только в момент первого соприкосновения с пахучими веществами или когда запах усиливается.
Гамма вкусовых ощущений также создается путем сочетания простых компонентов. Их гораздо меньше, чем обонятельных. Для человека называют 4: сладкое, соленое, кислое, горькое. Есть животные, способные почувствовать вкус только одного-двух элементов.
У синей мухи вкусовые рецепторы находятся на покрытом волосками хоботке. В основании каждого волоска три чувствительные клетки. Удалось выяснить, что две из них анализируют вкус, третья служит осязательным рецептором. В микроскоп видно, что одна из обонятельных клеток похожа на букву S, другая имеет форму запятой. Надев на волосок тончайшую капиллярную трубочку, заполненную исследуемым веществом, и отводя биопотенциалы от нервных волокон, ученые подслушали, какие сообщения посылают рецепторы крохотному мушиному мозгу. Оказалось, что S-образная клетка реагирует только на сахар, а вторая – на такие вещества, как соль, кислоты, алкоголь, но ни при каких условиях не отвечает на сахар.
Сахарные рецепторы всех волосков хоботка посылают сигналы в пищевой центр и запускают его работу. Синяя муха питается сахарами. Остальные вещества, возбуждая второй вкусовой рецептор, затормаживают пищевой центр. Что попало муха есть не будет.
Вкусовые рецепторы мухи реагируют не на химическую природу, а на размер и форму молекул. Такое предположение позволили сделать специальные опыты. Синюю муху кормили четырьмя различными веществами, состоящими из одних и тех же атомов, но соединенных по-разному. Запятаяобразный рецептор возбуждался тремя из этих веществ, S-образный – четвертым.
Вкус позвоночных, возможно, действует по химическому способу. Ученые исследовали белки участка языка коровы, который более всего чувствителен к сладкому. Они обнаружили особый белок, легко взаимодействующий и с естественным, и с синтетическим сахаром – с молекулами, обладающими сходными структурами. Специальная комиссия дегустаторов определила, какой состав является более сладким. Выяснилось, что чем сильнее химическая связь между белком и сахаром, тем слаще это вещество казалось дегустаторам! Позже ученые выделили из области вкусовых бугорков языка коровы еще один белок. Он взаимодействует с молекулами, определяющими горький вкус.
Вкусовые белки имеют разный электрический заряд: у молекул «сладкого» он положительный, молекулы «горького» – электрически нейтральны.
Вкусовая и обонятельная чувствительность человека и животных неодинакова. Для лосей, зайцев, бобров кора молодых осин – непревзойденное лакомство, а для человека она нестерпимо горька. Собака обладает утонченным обонянием, позволяющим ей по следам находить дичь, отыскивать преступников. А многие ли из нас по запаху отличат своего сынишку от 5–6 его сверстников?
Различия зависят от общего количества чувствительных клеток и разнообразия приемных устройств. 7–14 типов приемников человека, если их рационально использовать, будут достаточно эффективны. Обонятельно одаренные люди узнают больше 10 тысяч запахов. Можно теоретически подсчитать, что 16384 запаха могут быть идентифицированы с помощью всего 14 типов воспринимающих устройств. Кролик, вероятно, располагает 24 типами приемных устройств, а собака – 25–35. Нет никакой уверенности, что все 24 кроличьих индикатора есть у собаки. Ведь растительные запахи ее не интересуют.
Количество обонятельных клеток определяет чувствительность нашего носа. У людей площадь стенок обонятельной полости равна пяти квадратным сантиметрам, на которых расположено около 6 миллионов чувствительных клеток. У собак она достигает 100 квадратных сантиметров и содержит около 220 миллионов чувствительных клеток. В 35 раз больше. В результате нос собаки в миллион раз чувствительнее человеческого.
Человек ощущает запах, если на каждую обонятельную клетку будет приходиться не меньше восьми молекул пахучего вещества. Только тогда рецепторные клетки начнут посылать информацию в мозг. Мозг же ощутит запах, если получит сообщения не менее чем от 40 воспринимающих клеток.
Мизерные обонятельные способности современного горожанина отчасти объясняются плохой тренированностью нашего носа. Пигмеи африканских джунглей во время охоты широко пользуются им. Среди промысловых охотников Сибири попадаются люди, способные в кромешной темноте свободно ходить по лесу. Обоняние помогает ощущать запах древесных стволов и не натыкаться на них в потемках. Слепые от рождения обычно обладают утонченным обонянием, отчасти компенсирующим отсутствие зрения.
Сейчас химические анализаторы изучаются во многих лабораториях и поток новых сведений быстро нарастает. Чтобы до конца раскрыть тайну нашего обоняния и вкуса, требуются опытные детективы.
Чтоб собеседник нашу мысль постиг
В конце июля 1963 года в Москве отшумел Всемирный кинофестиваль. Гости нашей страны возвращались к себе домой. Когда на Белорусском вокзале прозвучал последний звонок и скорый поезд Москва – Париж, медленно набирая скорость, пополз вдоль перрона, известная аргентинская актриса Лолита Торрес сделала рукой несколько прощальных взмахов. Ее рука двигалась справа налево, справа налево. Этот жест миллионы советских людей увидели на голубых экранах телевизоров в выпусках кинохроники.
Мимолетный, крохотный, совершенно неприметный эпизод обратил на себя почти всеобщее внимание.
– Как странно она прощалась! – удивлялись одни.
– Мода, – пытались объяснить им другие.
За границей никто не заметил этот эпизод. Там на него не обратили внимания. Дело в том, что прощальный жест неуниверсален. Способ махания рукой при прощании от себя вперед – типичен для России, а для Франции – из стороны в сторону. Язык жестов – самый универсальный из всех человеческих языков, к которому прибегают всякий раз, когда звуковая речь не может быть средством общения, и тот носит явный национальный характер, который, кстати сказать, мы сами чаще всего не замечаем.
