Основная часть. Анатомическое строение обонятельной системы.

Страница 4

Статью с описанием этого открытия Л. Бак и Р. Аксель опубликовали в 1991 году.

Эксел и Бак, в начале 90-х работавшие в медицинском институте Говарда Хьюза (Howard Hughes Medical Institute) начали свои эксперименты с поиска рецепторов обоняния. Эти рецепторы - белки, которые находятся на поверхности клеток слизистой носа и улавливают пахучие молекулы. Исследователи думали, что обнаружить их довольно просто – нужно лишь выделить те гены, которые "работают" только в клетках слизистой оболочки носа, и нигде более.

Однако такой подход ничего не дал. "Теперь мы знаем, почему наша схема не сработала, - говорит Эксел. - Дело в том, что таких рецепторов ужасно много, но каждый из них синтезируется в очень малых количествах".

Затем Бак придумала то, что Эксел назвал "хитрой уловкой". Три предложенных ей условия значительно сузили поиск генов, которые отвечают за рецепторы обоняния. Во-первых, как уже было известно к тому времени, такие рецепторы по своему строению похожи на зрительный рецептор родопсин и относятся к классу так называемых 7-доменных белков. В итоге поиск ограничился только теми генами, что кодировали рецепторы этого типа.

Во-вторых, считала Бак, гены обонятельных рецепторов должны иметь какую-то особенность, которые отличали бы их от остальных 7-доменных белков. А третье - "работать" обонятельные гены должны только в слизистой оболочке носа, и нигде более.

"Если бы мы пренебрегли хотя бы одним из этих условий, нам пришлось бы изучать еще тысячи лишних генов. А это несколько лет нудной работы", - замечает Эксел. "Я пробовала разные подходы, работала много лет без какого-то результата. И, когда в 1991 году нам наконец удалось найти нужные гены, верилось в это с трудом! Ни один из них раньше не был известен, все они были разными, но в то же время похожими", - говорит Линда Бак.

Больше всего исследователей удивило, что рецепторов так много - сначала было выявлено около 100 из них, а сейчас известно более 500 таких белков. "Это действительно огромное число. Если, по крайней мере, у крысы, один из ста генов вовлечен в процесс распознавания запахов, это говорит о чрезвычайно важной роли обоняния для животных", - поясняет Эксел.

Ученых поразило то, что в распознавании запахов задействовано более трех процентов общего количества генов организма. Каждый ген содержит информацию об одном-единственном обонятельном рецепторе - белковой молекуле, которая реагирует с пахучими веществами.

Обонятельные рецепторы прикреплены к мембране рецепторных клеток, которые выстилают поверхность небольшой области в верхней части носовой полости, образуя обонятельный эпителий. Каждая клетка содержит рецепторы только одного определенного вида. Белок-рецептор образует "карман" для связывания молекулы одоранта (химического вещества, обладающего запахом). Рецепторы разных видов отличаются деталями своей структуры, поэтому "карманы"-ловушки имеют разную форму. Когда молекула попадает в "карман", форма белка-рецептора изменяется, и запускается процесс передачи нервного сигнала. Каждый рецептор может регистрировать молекулы нескольких различных одорантов, трехмерная структура которых в той или иной степени соответствует форме "кармана", но сигналы от разных веществ отличаются по интенсивности. При этом молекулы одного и того же одоранта могут активировать несколько разных рецепторов одновременно.

Такое сочетание разнообразия рецепторов и химических свойств молекул, с которыми они взаимодействуют, генерирует широкую полосу сигналов, создающих уникальный "отпечаток" запаха. Каждый запах как бы получает код (подобно штрих-коду на товарах), по которому его можно безошибочно узнать в следующий раз. Именно благодаря этому коду мы способны распознавать и запоминать около 10 тысяч запахов.

Обонятельные сигналы, оказывают определенное влияние на физиологическое состояние и поведение людей, являясь компонентами системы невербальной коммуникации. Биологическая значимость этого влияния и его роль в поддержании генетического разнообразия могут оказаться значительнее, чем представлялось в недалеком прошлом. Индивидуальное узнавание у животных является основой социальных отношений и осуществляется, главным образом, с помощью химических сигналов. Хорошо известно также, что существует межвидовое индивидуальное узнавание, в частности, индивидуальный запах человека безошибочно узнается тренированными собаками. Обоняние человека также способно, хотя и в более ограниченной степени, решать задачу различения и узнавания людей по индивидуальному запаху и, в частности, позволяет узнавать генетически близких родственников.