Журнал "Здоровье" №8 (152) 1967

Органы чувств открывают нам мир

Кандидат биологических наук А. А. Бронштейн

_{См. «Здоровье» №№ 1, 3, 6, 7.}

Рисунки А. Гуревича

Благодаря органу обоняния мы ощущаем тонкие ароматы пищи, цветов, леса, воздуха. Человек может различать много тысяч различных запахов. Достаточно, чтобы на обонятельную клетку попало лишь несколько молекул пахучих веществ, чтобы мы ощутили их запах.

Ученые пока мечтают о создании приборов, которые могли бы обнаружить в воздухе, воде или пище такие же ничтожно малые количества веществ, которые легко улавливает орган обоняния. Ведь до сих пор в пищевой и парфюмерной промышленности при определении качества продукции немаловажную роль играет острота обоняния дегустаторов.

Чтобы успешно лечить заболевания органа обоняния, уметь искусственно создавать приятные нам или отпугивающие насекомых запахи, чтобы конструировать приборы, не уступающие по своей чувствительности носу, мы должны хорошо знать, как устроен и как работает этот удивительный орган.

Воспринимающие запахи обонятельные клетки, или рецепторы, у человека скрыты глубоко в полости носа. Они находятся в эпителии, покрывающем тонким слоем верхние носовые раковины и небольшой участок носовой перегородки. Воздух поступает сюда при вдохе уже частично согретым и очищенным от пыли. В обонятельную область воздух может проходить и из полости рта через заднее носовое отверстие. Благодаря этому мы ощущаем аромат пищи во время еды.

У человека насчитывается 40 миллионов обонятельных клеток. Размер одной клетки равен примерно нескольким десятым долям микрона (микрон — миллионная часть метра). На площади в один квадратный миллиметр располагается свыше 100 тысяч обонятельных клеток.

По форме обонятельная клетка напоминает веретено: овальное тело с двумя отростками, отходящими от противоположных полюсов. По направлению к просвету носовой полости от тела обонятельной клетки отходит короткий периферический отросток, имеющий форму извитой нити, палочки или реже колбочки с суживающимся горлышком. Непосредственно у самой поверхности эпителия каждый отросток заканчивается округлым образованием — обонятельной булавой. Диаметр ее меньше острого кончика швейной иглы. Тем не менее она, в свою очередь, снабжена пучком из 6-12 тонких волосков, выступающих в просвет носовой полости.

От другого полюса обонятельной клетки в глубину эпителия отходит второй ее отросток — центральный. Он в составе обонятельного нерва доходит до мозга, связывая обонятельную клетку с обонятельными центрами. Каждая обонятельная клетка окружена, точно футляром, опорными или поддерживающими клетками. Свободной остается только ее вершина — обонятельная булава и волоски. Именно здесь прежде всего и происходят процессы, связанные с непосредственным восприятием запахов.

В носу человека есть специальные железы, непрерывно вырабатывающие жидкость, которая тонким слоем смачивает поверхность обонятельного эпителия. Молекулы пахучих веществ, прежде чем достичь обонятельных рецепторов, растворяются в жидкости. В жидкость погружены и волоски обонятельных клеток.

Ученые установили, что эти волоски непрерывно двигаются. Они нагибаются, выпрямляются и, поворачиваясь в разные стороны, как бы разыскивают, улавливают молекулы пахучих веществ.

Если посмотреть на обонятельный волосок в электронный микроскоп, увеличивающий в несколько десятков или сотен тысяч раз, то окажется, что он очень сложно устроен. По всей его длине под оболочкой в строго определенном порядке тянется девять пар мельчайших трубочек, состоящих, в свою очередь, из еще более тонких сократимых нитей. В каждом волоске есть еще одна пара центральных трубочек, которые, по-видимому, не сокращаются, а выполняют роль опоры.

Электрофизиологи с помощью весьма сложной и тонкой техники доказали, что, когда в полость носа попадают молекулы пахучих веществ, обонятельные рецепторы начинают вырабатывать биотоки, которые поступают в мозг, передавая в высшие обонятельные центры информацию о природе и интенсивности запаха.

Характер и интенсивность ощущения запаха зависят не только от пахучих веществ, но и от состояния органа обоняния. Острота обоняния в течение жизни человека не остается неизменной. Длительная тренировка развивает способность распознавать запахи. Опытные парфюмеры и дегустаторы различают большее число запахов, чем люди других профессий. Вместе с тем встречаются люди, совершенно не ощущающие некоторые запахи (например, запах синильной кислоты). Такие отклонения обоняния, как считают ученые, носят врожденный характер.

Чувствительность органа обоняния зависит и от общего физического состояния человека. Голод повышает остроту обоняния, в то же время длительное недоедание, истощение организма, напротив, снижает ее. Многие женщины начинают болезненно реагировать на резкие запахи в период беременности. Обычно такая «сверхчувствительность» обоняния проходит после родов, но в некоторых случаях отрицательная реакция на пахучие вещества сохраняется и на более длительное время.

Нередко острота обоняния снижается в пожилом возрасте. Как правило, причиной такого явления служат частые воспалительные заболевания слизистой оболочки носа, приводящие к постепенной атрофии обонятельного эпителия. Поэтому обычные меры предупреждения частых воспалительных заболеваний носа способствуют одновременно и лучшей сохранности обоняния.

Почему некоторые вещества пахнут, а другие нет? Что лежит в основе пахучих свойств молекул и каким образом распознаются запахи обонятельными клетками? Что возбуждает их подвижные волоски — антенны?

Теорий обоняния существует много, но пока почти все они не получили экспериментального и практического подтверждения. Расскажем лишь об одной, наиболее интересной, которая появилась сравнительно недавно. Эта теория предполагает, что молекулы пахучих веществ воздействуют на обонятельные клетки не своими колебаниями и химическими свойствами, как считают некоторые ученые, а определенной формой и размером.

Изучив запахи и стереохимическую структуру свыше 60 органических соединений, английский ученый Эймур пришел к выводу, что существует семь основных, или первичных, запахов подобно основным цветам или основным вкусовым качествам. К первичным запахам относятся камфароподобный, цветочный, мускусный, мятный, эфирный, гнилостный и острый. Молекулы всех веществ с камфароподобным запахом должны иметь форму шара диаметром около 7 ангстрем (ангстрем — десятимиллионная доля миллиметра), с мускусным запахом — форму диска диаметром 10 ангстрем, молекулы с эфирным запахом — тоненькие палочки, с цветочным запахом — диски с ручкой и т. д.

Согласно стереохимической теории, на поверхности оболочки обонятельных клеток должны быть крохотные, невидимые даже в современные электронные микроскопы впадины, желобки и ямки, по форме и размерам соответствующие молекулам первичных запахов.

Молекулы пахучих веществ в зависимости от своей формы попадают в то или иное углубление и, как ключ в замке, «открывают» обонятельную клетку, возбуждая ее. Так как большинство пахучих молекул имеет сложную форму с многими палочковидными, клиновидными и шаровидными выступами, они могут внедряться не в однотипные, а в разные по форме углубления обонятельной клетки. В результате эти молекулы имеют не простой, первичный, а смешанный запах (например, запах различных фруктов, смол и т. п.).

Исходя из стереохимической теории, Эймур смог точно предсказать запахи ряда вновь созданных веществ, не имея их у себя в лаборатории. Он сумел также получить сложные запахи кедрового и сандалового дерева путем смешивания в определенных пропорциях нескольких веществ с камфароподобным, мускусным, цветочным и мятным запахами.

Теория Эймура объясняет и те случаи частичного нарушения обоняния, при которых некоторые люди от рождения не ощущают отдельные пахучие вещества, хотя другие вещества с близким запахом они легко воспринимают. Возможно, что у таких людей размеры углублений на поверхности обонятельной клетки меньше обычных.

В результате более крупные молекулы пахучих веществ в них внедриться не могут, хотя молекулы той же формы, но меньших размеров легко попадают в эти углубления, вызывая ощущение соответствующего запаха.

Пока еще много неясного и в стереохимической теории обоняния. Но ученые многих лабораторий мира настойчиво трудятся над тем, чтобы до конца разгадать тайны органа обоняния.

Ленинград.