На пути к бионике

Глава четвертая. Живые запахолокаторы

Запах моря и буйно цветущих весенних садов, аромат сирени и роз, благоухание летней ночи, напоенной запахами соснового леса и скошенного сена... Что может быть прекрасней этого дара природы, этого обилия запахов, окружающего нас? К одним мы настолько привыкаем, что они уже не удивляют нас, и мы их даже порой не замечаем. К другим привыкнуть невозможно - они всегда волнуют, несут непередаваемую свежесть ощущений, будят в нашей памяти чудесные воспоминания, вызывают приятные ассоциации, делают жизнь человека эмоциональной.

Никто сейчас не может сказать, когда именно первые организмы на нашей планете начали улавливать доносившиеся до них молекулы особых химических веществ. Однако, читая великую книгу зарождения и развития жизни на Земле, можно предположить, что это произошло задолго до появления первого глаза и первого уха, за много тысячелетий до того дня, когда животные начали выползать на сушу из своей колыбели - Мирового океана. Чувство обоняния, утверждают известные американские ученые Л. Дж. Милн и М. Милн, предшествовало всем другим чувствам, с помощью которых животное могло на расстоянии ощущать присутствие пищи, особей противоположного пола или приближение опасности"*. Аналогичного мнения придерживается один из крупнейших английских исследователей проблемы обоняния и запахов Р. X. Райт.

* (Л. Дж. Милн, М. Милн. Чувство животных и человека. М., "Мир", 1966, стр. 135.)

Разумеется, сейчас у людей обоняние не то, что было у наших далеких предков - пещерных людей: нам ведь не нужно ныне выходить на охоту и принюхиваться, где пахнет антилопой или злейшим врагом человека - саблезубым тигром, но все же за миллионы лет эволюции природа сохранила нам весьма тонкое обоняние, настолько тонкое, что даже при всех успехах современной науки и техники пока не удается построить прибор, который по способности улавливать и определять небольшие количества примесей органического вещества превзошел бы человеческий нос. Достаточно сказать, что мы чувствуем запах скатола, если в 50 кубических сантиметрах воздуха* находится всего две сотых триллионной доли грамма этого вещества. Большинство из нас способно сразу же заметить присутствие в воздухе ионона - синтетического вещества с запахом фиалки; мы можем обнаружить даже такую ничтожную концентрацию этого вещества, которая поначалу кажется фантастической: на тридцать миллиардов частей воздуха всего одна часть ионона!

* (Наименьшая концентрация пахучего вещества, вызывающая ощущение запаха, известна в науке как пороговая концентрация. Ее можно выразить различными способами: в граммах пахучего вещества на литр или числом молекул этого вещества в 50 кубических сантиметрах воздуха, который идет на один "нюх".)

Замечено, что в начале дня и к вечеру все здоровые люди более чувствительны к ароматам. Однако после завтрака чувствительность к запахам заметно падает (не этим ли объясняется наша повышенная чувствительность к запахам во время прогулки на рассвете?). Чувствительность к запахам также зависит от пола: у женщин она тоньше, чем у мужчин. Небезынтересно, что большинство людей воспринимают запахи левой ноздрей лучше, чем правой. Резко обостряется обоняние у людей, лишенных зрения и слуха. Слепо-глухая Ольга Скороходова, автор известной книги "Как я воспринимаю окружающий мир", могла, войдя в комнату, безошибочно определить по запаху, кто в ней находится. Однажды по запаху она догадалась, что ее учителю принесли вместо новой газеты старую; на улице она таким же образом узнала свою знакомую. Элен Келлер, которая так успешно свела к минимуму все неудобства, связанные со своей слепотой и глухотой, считает, что она может ассоциировать многих друзей и посетителей с запахами, исходящими от них, и что воспоминания об этом так же хорошо связываются у нее с обонянием, как у большинства людей с голосом. Потренировавшись, человек может развить у себя множество обонятельных навыков. Но есть люди, которые вообще не ощущают определенных запахов. Из каждой тысячи людей один или два не улавливают ни одного запаха из зловонного "букета" скунсовой жидкости. Нечувствительны ко всему спектру запахов люди-альбиносы. Мало того, что у них бесцветные волосы, кожа и радужная оболочка глаз, в их обонятельном рецепторном поле нет желтого пигмента, который можно обнаружить у всех остальных людей.

В природе имеются сотни тысяч, миллионы запахов*. Из них, по литературным данным (они очень разноречивы), обычный человек без труда различает несколько тысяч, а опытный специалист - десятки тысяч. Для восприятия такого количества запахов, естественно, необходима большая информационная емкость обонятельной системы. И природа об этом позаботилась. Наше чувство обоняния (рис. 9) сосредоточено в двух желобовидных ямках, расположенных высоко в носовых проходах, где клетки, связанные с нижней частью мозга, защищены от проходящего мимо воздуха тонкой пленкой выделяющейся слизи и поэтому не загрязняются. Площадь обонятельного эпителия составляет 5 квадратных сантиметров, что значительно больше площади сетчатки глаза. "Примечательно, - пишет Р. X. Райт, - что эта чувствительная поверхность представляет собой обнаженное вещество самого нерва. В глазе между нервом и внешней средой есть хрусталик, в ухе - барабанная полость. Когда мы ощущаем запах, мы осуществляем наиболее непосредственный контакт с окружающим миром"**.

* (Число органических соединений превышает 1000 000, и все они имеют различные запахи.)

** (Р. X. Райт. Наука о запахах. М., "Мир", 1966, стр. 122.)

Каждая обонятельная нервная клетка имеет два отростка. Один имеет на конце небольшое вздутие - обонятельный пузырек, немного выступающий над поверхностью обонятельного эпителия. От каждого пузырька отходит несколько нитевидных волокон. Эти волокна, переплетаясь между собой, образуют поверхность обонятельных луковиц. Суммарная поверхность всех волокон довольно значительна - около 600 квадратных сантиметров. Именно такова площадь контакта между пахучими молекулами и нервным веществом. Второй отросток-аксон направляется через тонкую пористую кость (решетчатую пластину) непосредственно в мозг. Число аксонов достигает ста миллионов (100⋅106). Для сравнения укажем, что количество нервных волокон в зрительном нерве 1⋅106, 0,8⋅106 в слуховом*.

* (Эти данные показывают, что число различимых обонятельным аппаратом человека запахов может быть очень большим и цифра 10 000, конечно, занижена. По данным Ю. А. Макаренко, мы воспринимаем свыше 30 миллионов запахов. По мнению Р. X. Райта, число распознаваемых человеком запахов безгранично.)

Рис. 9. Устройство органа обоняния человека

Аксоны каждой обонятельной ямки направляются в соответствующую обонятельную луковицу каждой стороны мозга. В каждой обонятельной луковице содержится около 2000 клубочков, с каждым из которых связано около 25 000 обонятельных клеток. От клубочков к обонятельным центрам мозга отходят так называемые митральные клетки. У кролика, например, от каждого клубочка отходят 24 такие клетки. Предполагают, что в каждой митральной клетке суммируются сигналы от одного вида первичных приемников.

"Кроме того, между первичной воспринимающей поверхностью обонятельного эпителия,- продолжает Р. X. Райт,- и обонятельными центрами мозга только один синапс... (переход между нервными клетками - И. Л.). Более тесную связь с окружающей средой трудно даже вообразить"*.

* (Р. X. Райт. Наука о запахах. М., "Мир", 1966, стр. 122.)

Вилфред Ле Грос Кларк отмечает: "Обонятельная луковица эволюционно представляет собой выдвинутую на периферию часть полушарий головного мозга, а прямая связь с ней обонятельных рецепторов является с точки зрения эволюции выражением того, что полушария головного мозга развивались у позвоночных прежде всего как орган обоняния"*.

* (Р. X. Райт. Наука о запахах. М., "Мир", 1966, стр. 122.)

У нашего обонятельного анализатора имеется еще одно чрезвычайно важное достоинство: восприятие и опознание запаха занимает доли секунды. С точки зрения современной химической техники это невиданный по быстроте экспресс-анализ.

Разумеется, если человек обращается со своим носом небрежно, не думает о том, что он может испортиться, коптит его ежедневно в табачном дыму, оглушает "благоуханием" бензина, отравляет различными химикалиями, то от такого обонятельного анализатора вряд ли можно много ожидать, проку от него мало. Но если человек обладает хорошим обонянием и бережно относится к своему носу, он может научиться различать не только огромное количество запахов, но и тончайшие нюансы этих запахов, ускользающих от нетренированных людей. Примером могут служить парфюмеры.

Парфюмер - человек редкой профессии. Его задача создавать композиции, аромат которых доставлял бы человеку приятные ощущения, оказывал бы на него благотворное влияние. Иными словами, парфюмер - это тот же художник, но в области ароматов. Его рабочее место - подковообразный стол с ровными рядами флаконов, наполненных растворами душистых веществ,- напоминает палитру художника. Основное "орудие производства" парфюмера - его собственный нос. Но чтобы создавать парфюмерные композиции, то есть соединения душистых веществ с приятным ароматом, одного только здорового обоняния недостаточно, надо обладать еще хорошим эстетическим вкусом, развитой парфюмерной памятью, чувством парфюмерного анализа и синтеза. Парфюмер должен сочетать в себе блестящие знания химии и "обонятельную" память. Учебных заведений, где бы готовили парфюмеров, не существует ни в одной стране. Путь парфюмера к своей профессии лежит через химический вуз, специальные курсы и многолетнюю практику. Память на запахи, как и любая другая, требует непрерывной тренировки. Чтобы быть всегда в форме, постоянно держать в своей памяти ароматы не менее трехсот душистых веществ, парфюмер должен беречь свой нос как зеницу ока, закаляться, чтобы не иметь простудных заболеваний, особенно насморка, не злоупотреблять пищей, снижающей обоняние, не пить крепких напитков и ни в коем случае не курить. Все это и позволяет парфюмерам создавать неповторимое волшебство духов, напоенных ароматами лугов, садов и сосновых лесов.

Обладателями настоящих чудо-носов являются не только парфюмеры, но и дегустаторы. Хороших дегустаторов в каждой стране можно буквально сосчитать по пальцам, и частенько они знают друг друга даже за пределами своей страны. Одним из выдающихся дегустаторов был крупнейший физик Поль Ланжевен. Выступая на Международном симпозиуме по планированию науки, академик П. Л. Капица рассказал, как однажды перед обедом на конгрессе в Цюрихе в 1925 году Ланжевен попробовал вино и сразу правильно определил по вкусу и аромату не только марку вина, но и год урожая. Он был признанным дегустатором и очень гордился этим, порой даже больше, чем своими успехами в физике. Уникальным носом обладает англичанка Бетти Медисон из города Блайта. Обоняние у нее развито до такой степени, что она мгновенно обнаруживает практически неуловимый запах мыла, масла, парафина в бутылке, которая внешне выглядит идеально чистой. Девушка устроилась на лимонадную фабрику. В год она "пронюхивает" около 70 тысяч бутылок, и не было случая, чтобы она пропустила хотя бы одну бытулку, запах которой способен повлиять на вкус лимонада.

Но если для современного человека обостренное восприятие ароматов - это уже своего рода атрибут роскоши, то в мире животных обоняние имеет такое же значение (а иногда и больше), как зрение и слух. Любое живое существо "окутано" облаком запаха, которое как бы увеличивает истинные размеры животного и тем самым позволяет обнаружить его на расстоянии. Поэтому хищник, выходя в сумерки, сначала принюхивается, потом начинает охоту. Тонкое обоняние восполняет хищнику недостатки зрения, помогает ему не только отыскивать затаившуюся добычу, но и распознавать друзей и врагов. Чувством обоняния пользуются травоядные и питающиеся червями рыбы*. Это можно проследить на примере старых карпов, большей частью лишенных зрения, но продолжающих успешно кормиться и жиреть. То же относится к живущим в полной темноте обитателям илистых глубин и пещер, глаза которых почти полностью атрофированы, а также к придонным рыбам, макрели, треске и другим. Такие рыбы, чтобы обеспечить свое существование, добывать себе пищу, вынуждены прибегать главным образом к помощи своего обоняния. Тонким обонянием рыб хитро пользуется "длинноносая" цапля. Занимаясь рыбной ловлей, птица применяет ряд ухищрений: стоя "по колено" в мелкой воде, повернувшись клювом вниз по течению, она начинает с того, что приседает и хлопает крыльями по воде; при этом с перьев смывается сальное сильно пахнущее вещество. Окончив эти манипуляции, птица застывает, стоя на одной ноге. Привлеченные ее запахом рыбы приплывают вверх по течению, и пернатому рыболову остается только выхватывать их своим длинным клювом...

* (Органы обоняния рыб сильно отличаются от обычных "носов" наземных животных. Запах примесей или растворенных в воде веществ они могут обнаружить, только попробовав воду на вкус. Поэтому органы обоняния рыб совмещены с органами вкуса и находятся вокруг рта, на губах. У некоторых пород они размещены иногда на плавниках и даже по всему телу. Несколько лет назад ученые заметили, что в коже различных рыб содержится веретенообразные клетки, совершенно непохожие на клетки кожного покрова. Было высказано предположение, что странные веретенца исполняют обязанности химических датчиков, воспринимающих информацию из окружающей среды. Развитие электронной микроскопии позволило подтвердить оригинальную гипотезу. Веретенообразные клетки, найденные учеными в жаберных крышках и в коже, примыкающей к жабрам части тела гольяна, оказались связанными с нервными волокнами. Кончики этих клеток чуть-чуть выступают над поверхностью кожи. По своему строению они похожи на известные клетки, которые у рыб воспринимают вкусовые ощущения.)

Очень тонким обонянием и великолепной памятью на запахи обладают насекомые (они запоминают запаховые ориентиры на земле и в воздухе, помнят специфические запахи особей своего гнезда). Так, например, муравьи, принадлежащие к одному и тому же виду, узнают друг друга по запаху, который они воспринимают с помощью усиков. Когда чужой муравей хочет пробраться в муравейник, его тут же убивают. Если обмакнуть "своего" муравья в экстракт из "чужих" муравьев, сотоварищи убивают несчастного. Пчелы по запаху находят богатые нектаром цветы. Шмели, жуки и отчасти термиты выделяют специальные пахучие вещества для нанесения указателей пути к пище, к месту переселения и т. п. Комары, мошки, москиты и другие кровососущие отыскивают человека и крупных млекопитающих по запаху. Для многих насекомых запахи служат мощным оружием "женского очарования". Известен случай, когда за одну ночь одна-единственная бабочка-самка большого ночного павлиньего глаза (Saturnia pyri) собрала вокруг себя 125 самцов. Часть из них, когда окна уже были закрыты, пробрались в комнату... через дымоход. "Зовом любви" являются особые вещества-сигнализаторы - эпагоны (от греческого слова "эпагейн" - привлекать). Группа американских исследователей во главе с М. Джекобсоном после тридцатилетних усилий выделила из полумиллиона самок бабочки непарного шелкопряда (Porthetria dispar) 20 миллиграммов чистого эпагона. Они назвали его гиптолом (от английского названия насекомого Gypsy moth). Одна самка непарного шелкопряда вырабатывает одну десятитысячную долю миллиграмма гиптола. Этого количества достаточно, чтобы привлечь целые полчища самцов. Сразу же после оплодотворения самка перестает выделять гиптол в окружающий воздух. Таким образом, эпагоны служат для самцов сигналом: "есть половозрелая неоплодотворенная самка".

Запах остается в том месте, где находился его источник, иногда на несколько дней. Это своего рода "письмо", оставленное одним животным для других. А если учесть, что у многих видов животных необычайно развита чувствительность к запахам, то нетрудно прийти к выводу, что запах несет очень тонкую и в высшей степени подробную информацию, позволяющую животным легко ориентироваться на местности в самых сложных условиях. Достаточно вспомнить служебных собак. Среди множества людей они могут найти того, кому принадлежит вещь, Данная им предварительно для обнюхивания, или среди множества следов найти след нужного человека или своего хозяина. Когда собака следует за запахом, она опознает нечто реальное, физическое присутствие чего-то, что оставляет за собой на земле или в воздухе человек или животное. Собака может извлекать дополнительные указания из следов в виде углублений в почве, колеи на дороге, примятой растительности, но главный ключ ее поиска - обоняние. Известен, например, такой случай. На окраине Тбилиси жила кавказская овчарка по кличке Цабла. Ее воспитателем и самым большим другом был ученик второго класса Сандро. Однажды отца Сандро, уполномоченного колхоза, попросили отдать Цаблу в хозяйство, расположенное далеко в горах: ведь кавказские овчарки умеют почти самостоятельно пасти овец. За собакой приехал чабан. С большим трудом оторвали Цаблу от Сандро, погрузили в автомашину и повезли в горы. Однако в самом конце пути Цабла вырвала веревку из рук зазевавшегося чабана и бросилась бежать. Между ней и Сандро лежали горы и долины, реки, особенно бурные в ту весну, селения с чужими людьми и собаками, неприязненно встречавшими чужаков. Тысячи направлений открывались перед ней. Дороги Цабла, сидевшая в закрытой машине, разумеется, не видела. Ни слух, ни вкус подсказать ей ничего не могли. Осязание и мышечнодвигательное чувство - тоже: ведь собака не проходила этим путем, ее везли! И тем не менее через два дня, ободранная и вконец отощавшая, Цабла перепрыгнула знакомую ограду.

Запах служит путеводной звездой в дальних путешествиях многим рыбам-кочевникам. Примером могут служить лососи. Весной в горных ручьях появляются на свет вылупившиеся из икринок миллиарды лососей-мальков. Спустя некоторое время они отправляются в свои подводные одиссеи: спускаются по течению, пока не достигнут моря, а затем начинают кочевать в его глубинах, проплывая тысячи километров. Через несколько лет (от 2 до 7, у каждого вида по-разному) взрослые лососи, пересекая огромные массы воды совершенно разного происхождения, с поразительной точностью возвращаются домой в родные ручьи, где провели детство, и мечут там икру, давая жизнь новому поколению. Поставленные американским гидробиологом Артуром Хаслером многочисленные опыты показали, что возвращение лососей в родные реки связано с обонянием, то есть имеет в основе нечто вполне материальное, а не неосязаемое, вроде "инстинкта возвращения" или таинственного "внечувственного" восприятия. Лосось и другие рыбы-кочевники обладают замечательной памятью на запахи. Пускаясь в свои дальние странствия, они запоминают, как меняется запах воды, и составляют своего рода "запахограмму" маршрута. Возвращаясь же обратно, постоянно сверяются с ней. Из насекомых рекорд по дальности запаховой ориентации, по-видимому, принадлежит "дымным жукам" (Melanophilia consputa и др.). Несколько лет назад в Калифорнии загорелось около 120 тысяч тонн нефти. На пожар слетелись полчища этих насекомых, садившихся решительно повсюду и даже кусавших случайных зрителей. Ближайшее место, где росли хвойные деревья и откуда могли прилететь эти жуки, было расположено не менее чем в 80 километрах от места пожара! Пока не удалось установить, какие именно вещества, содержащиеся в дыме*, привлекают насекомых, и выяснить это довольно сложно. Однако установлено, что табачный дым тоже привлекает этих жуков, и время от времени болельщики во время футбольных матчей оказываются жертвами их непрошенного внимания.

* (Дым представляет собой сложную смесь различных химических веществ.)

В дополнение ко всему сказанному о строении, функциях и возможностях органов обоняния различных животных приведем еще для полноты картины некоторые данные, характеризующие высокое совершенство, феноменальную избирательность, удивительную, а порой и фантастическую чувствительность живых запахолокаторов. Ничем не примечательная дворняжка способна различать до полумиллиона запахов. Установлено, например, что собака чувствует запах масляной кислоты (СН3-СН2-СН2-СООН), начиная с концентрации 9000 молекул вещества в одном кубическом сантиметре воздуха. Для сравнения напомним, что всего в одном кубическом сантиметре воздуха содержится около 26 800000000 000000000 молекул. Таким образом, масляная кислота воспринимается собаками в концентрации 3,36-10-16. Это сверхвысокая чувствительность, и ясно, что восприятие идет здесь на уровне отдельных молекул. Такая тонкость восприятия обеспечивается строением органа обоняния. Природа наделила и морских налимов обонятельным аппаратом высокой информационной способности. Эти рыбы приходят в возбуждение и находят место впуска воды в бассейн, в которой в течение 5 минут находилась шестисантиметровая рыбка атсринка. Такой "нюх" морского налима можно сравнить с чутьем лягавой собаки, которая приводит охотника за 100 метров не только к сидящей в траве птице, но даже к месту, где эта птица сидела 15 минут назад. А обыкновенная муха, подумать только, в лабораторных условиях различает своим органом обоняния до 30 тысяч химических веществ, на каждое из них дает чуткую и однозначную реакцию! Однако ни собаки, ни мухи не могут конкурировать в чувствительности органов обоняния с бабочками сатурниями. Ученые проводили такие опыты с этими насекомыми. Самцов отделяли от самок и спинку каждого помечали капелькой яркой краски. Потом их рассаживали в маленькие клетки, развозили в разные стороны на разные расстояния и выпускали на волю. Не прошло и 30 минут, как первый меченый самец вернулся к клетке с самками сатурний. Он проделал путь в 5 километров. А один самец в этих экспериментах прилетел на "зов любви", преодолев расстояние в 11 километров! Расчеты показали, что на таком отдалении от самки в кубическом метре воздуха может находиться всего одна(!) молекула вырабатываемого ею пахучего вещества - эцагона. Тонкий, еле уловимый запах именно этих единичных молекул и был тем верным маяком, который вел самца по правильному пути на огромном расстоянии. У насекомых обнаружена еще одна весьма интересная особенность обоняния. Они могут, даже не прикасаясь к предмету, а лишь поводя усиками у его поверхности, по запаху составить представление о его форме! Эту особенность насекомых ученые называют топохическим чувством. Человеку же чувство "круглого" или "квадратного" запаха совершенно недоступно. Как бы мы ни принюхивались, никто из нас не сможет сказать, какой вид имеет предмет, испускающий запах.

Мы так детально остановились на органах обоняния человека и животных, потому что в этих высокосовершенных устройствах, созданных и отработанных природой на протяжении миллионов лет эволюции, заложены безграничные возможности для моделирования и построения многих технических систем хеморецепции, в которых давно и остро нуждаются если не все, то большинство областей человеческой практики. Разве не похожа, например, проблема сближения автономно управляемых объектов в космосе с тем, как летят навстречу друг другу самец и самка сатурнии, руководствуясь запахом единичных молекул эпагона. Здесь интересно буквально все: и система обработки информации, и механизмы управления и самонаведения. Если даже считать, что запах имеет сигнальное значение только в воздушной или водной среде и не может использоваться в космосе (хотя пока нет достаточных оснований отрицать такую возможность), то и для первых двух сред такие большие расстояния (до 11 километров) позволяют назвать большое число технических приложений. Многообещающие перспективы, например, открываются в создании дистанционной химической сигнализации по образцу и подобию органов обоняния "дымных жуков", слетающихся, как известно, на пожарища с расстояний до 80 километров. Искусственные органы обоняния могли бы стать незаменимыми устройствами в различных областях химической промышленности: ведь ассортимент имеющихся сейчас электронных датчиков для снятия информации о процессах химизма очень мал, параметры этих датчиков давно уже не удовлетворяют требованиям современной и будущей химической промышленности. Технический аналог человеческого органа обоняния можно весьма успешно применить в парфюмерной промышленности, в частности в производстве духов. Здесь искусственный нос сможет гораздо лучше парфюмеров, инженеров-экспертов следить за процессом производства и качеством продукции, появится возможность создавать духи любого аромата синтетическим путем из дешевого сырья. Надо будет лишь позаботиться о том, чтобы синтезированная молекула по форме и величине или по колебательным свойствам напоминала природную носительницу приятного запаха. Искусственные обонятельные анализаторы могут найти широкое применение в пищевой промышленности. Это могут быть сигнализаторы начавшейся порчи продуктов, дегустаторы исходного сырья и готовой продукции, устройства, позволяющие приспособить запах тех или иных продуктов к вкусам потребителей. На предприятиях, в научно-исследовательских институтах, в лабораториях, имеющих дело с токсическими материалами, искусственный нос позволит обнаружить чреватую опасностью утечку ядов, и прежде всего тех, которые не улавливаются, не воспринимаются обонянием человека.

Над созданием искусственных органов обоняния на протяжении последнего десятилетия энергично трудятся ученые и инженеры ряда стран. Работа ведется в нескольких направлениях, преследуются различные цели и задачи. В США, например, моделирование органов обоняния живых существ подчинено прежде всего военным и полицейским нуждам. Так, при изучении обоняния угрей учеными было установлено, что эти рыбы могут обнаруживать по запаху спирт в разведении, равном 6-10-20. Иными словами, достаточно в Ладожском озере (объем воды в нем равен 3500 кубическим километрам) развести 1 грамм спирта, чтобы угорь мог отличить эту воду от другой! Узнали об этом американские военные специалисты-и всполошились. Еще бы,- ведь с помощью такого прибора подводная лодка могла бы "взять след", оставленный в открытом океане неприятельским судном. И вот американские инженеры несколько лет бьются над созданием устройства, которое могло бы обнаруживать корабли по запаху, то есть по наличию в воде пахучих примесей, остающихся в кильватерной струе движущихся кораблей.

Журнал "Юнайтед Стейтс ньюс энд Уорлд рипорт" сообщил, что американские ученые по заказу Пентагона создали специальный "электронный нос", способный опознавать запах человеческого тела. Установленный на вертолете такой "нос", как утверждают его изобретатели, позволит на значительном расстоянии обнаруживать скопления людей, чтобы определить дислокацию воинских подразделений.

В Иллинойском технологическом институте (США) по контракту с Федеральным агентством авиации разработан "электронный нос" для того, чтобы обезопасить пассажиров от возможных взрывов бомб, подкладываемых гангстерами в самолеты. Для обнаружения бомбы достаточно четырех минут, то есть времени, пока самолет рулит с герметически закрытыми дверями и люками от аэропорта к старту.

Одна иностранная фирма, сдающая напрокат автомобили, снабдила свои автомашины устройствами, которые не позволяют людям, находящимся в нетрезвом состоянии, завести двигатель. Чувствительный элемент - "нос" прибора - реагирует на наличие в кабине винных паров. Человек, выдыхающий такие пары, не может включить зажигания, сколько бы он ни вертел ключом. "Электронный нос" указывает исполнительным элементам, что за рулем пьяница, и они надежно отключают систему зажигания от аккумулятора. "Нос" настолько чувствителен, что делает свое дело даже при сквозняке в кабине и при наличии "помех" от парфюмерии.

Известен также "электронный нос", созданный Розано и Скепсом. В этом приборе под воздействием пахучего вещества изменяется величина электрического тока. Эти изменения можно использовать для опознания определенных запахов. Чувствительность прибора в 100 раз выше чувствительности человеческого носа к некоторым спиртам (например, этиловому).

В одном из отделений американской фирмы "Ханивелл" изготовлено устройство, работающее по принципу избирательного поглощения ультрафиолетового излучения некоторыми газами. В приборе имеется специальная ультрафиолетовая лампа, излучение которой фокусируется на чувствительной трубке детектора. При прохождении газа между лампой и детектором часть ультрафиолетового излучения лампы поглощается, в результате чего уменьшается воспринимаемая детектором энергия. Когда концентрация газа достигает определенного уровня, детектор включает аварийный сигнал. Устройство обладает высокой чувствительностью. Оно воспринимает запахи при концентрации вещества 0,00001%. Прибор нашел применение на фабриках химической чистки для обнаружения токсического газа перхлорэтилена. Он может также обнаруживать запахи бензина, красок, лаков, аммиака, кислот, запах свежих яблок, бананов и т. п.

В последнее время в американской печати на все лады расхваливается так называемая "электронная ищейка". Она создана по заказу полиции США, поскольку традиционные методы розыска преступников давно уже стали неэффективными и число нераскрытых преступлений, совершаемых гражданами "собственной страны господа бога", с каждым годом катастрофически увеличивается.

Грабители и убийцы не оставляют ныне на месте преступления своих вещей - носового платка или перчаток, не оставляют они и своих отпечатков пальцев, "работая", как правило, в перчатках. Но след все же остается. Этот след - запах. Ученые уже давно доказали, что каждому человеку свойствен свой собственный запах. Этот индивидуальный запах, очевидно, предопределен генетически; только идентичные (однояйцевые) близнецы имеют одинаковую генетическую конструкцию, и запахи их чрезвычайно схожи. Видимо, запах своей однозначностью подобен в этом смысле дактилоскопическим узорам. У каждого человека имеется несколько источников кожных выделений: потовые железы, "пахучие железы", жировые железы и т. д. На ступнях ног имеются только потовые железы, но зато там их очень много - до 1000 на каждый квадратный сантиметр. Поэтому, вероятно, именно они в первую очередь и отвечают за происхождение пахучего следа. При благоприятных условиях собака может идти по следу даже суточной давности. Точно так же "электронная ищейка", не уступающая, а превосходящая по чувствительности и избирательности орган обоняния собаки, по замыслу полиции США должна помогать следственным органам в розыске преступников по запаху. "Электронная ищейка", если ее привезти и включить в комнате, где, скажем, было совершено убийство, безошибочно узнает, кто находился в течение последних суток в этой комнате, кроме жертвы преступления. Даже если преступник уничтожил все следы, его обязательно выдаст его собственный запах. Устройство и принцип работы "электронной ищейки" полиция держит на всякий случай в строгом секрете. Однако известно, что "картотека запахов" грабителей и убийц стремительно пополняется: теперь запахи фиксируются с такой же тщательностью, как и отпечатки пальцев преступников. Таков американский новый подход к проблеме преступности - не борьба с причинами, ее порождающими, а только изыскание более совершенных средств для розыска убийц и грабителей.

В Роттердаме (Голландия) закончился первый этап разработки автоматической системы оповещения о загрязнении воздуха. Она состоит из 31 электрической "ноздри", которые размещаются близ больших промышленных предприятий и контролируют содержание двуокиси серы (сернистого ангидрида) в воздухе. Как только содержание двуокиси серы превышает допустимый предел, компьютер*, к которому подключена установка, дает сигнал и на электронной карте точно указывается местонахождение завода, виновного в загрязнении воздуха.

* (Компьютер - специализированная электронная вычислительная машина.)

Разработано еще несколько разновидностей так называемых искусственных носов, работающих на различных принципах. Однако все они, как и упомянутые выше, отнюдь не являются бионическими системами. В сущности, эти устройства представляют собой довольно чувствительные, но весьма громоздкие газоанализаторы, отличные как по структуре, так и по принципам работы*, по избирательности, быстродействию от органов обоняния, созданных живой природой. Достаточно сказать, что прибор, способный методом газо-жидкостной хроматографии проанализировать запах земляники, имеет спираль из стеклянной трубки длиной 120 метров. Для его работы необходим также термостат с программным управлением. Анализ занимает около часа, после чего требуется разборка, промывка и перезарядка аппарата.

* (Эти системы, как правило, используют метод последовательного анализа в отличие от биологических систем, осуществляющих параллельный анализ пахучих веществ.)

Одним из первых над созданием бионического аппарата, копирующего работу органов обоняния, начал трудиться американский профессор Эндрю Дрэвникс. Ученый задался целью построить "электронный нос" для медицинской диагностики. Дело в том, что для некоторых заболеваний характерен особый запах, связанный, очевидно, с нарушением химического баланса в теле больного. "Электронный нос" должен уметь обнаруживать, дифференцировать и узнавать специфические запахи, характерные для той или иной болезни, абсолютно точно, причем обонятельным способностям такого устройства должны быть чужды такие явления, как утомляемость, адаптация.

Поскольку носителями запахов являются пары органических веществ, Дрэвникс решил построить модель искусственного носа, используя эффект изменения контактного потенциала под воздействием пахучих веществ. Несмотря на то что химико-электрический процесс, лежащий в основе действия созданного аппарата, довольно сложен, его конструкция получилась относительно простой. Представленное на рис. 10 сенсорное устройство состоит из четырех неподвижных золотых электродов и вращающегося золотого гребка-лопатки, помещенных под стеклянный колпак, в который поступает пахучая смесь. Неподвижные пластины покрыты различными адсорбентами и подключены к контактам переключателя, движок которого вращается синхронно с гребком-лопаткой. В зависимости от изменения контактного потенциала под воздействием пахучих веществ меняется ток через сопротивление R и, следовательно, напряжение на нем, подающееся на осциллографе. Когда в сенсорной камере нет запахов, на экране видна прямая линия. При появлении запаха на экране возникают типичные волны. По форме волны и величине ее гребней и впадин можно судить о том, какое пахучее вещество и в какой концентрации находится в воздухе.

Рис. 10. Принципиальная схема модели 'электронного носа', созданного доктором Э. Дрэвниксом

Пользуясь "электронным носом", Дрэвникс на протяжении последних лет проводит большую исследовательскую работу в надежде найти точный метод диагностики различных заболеваний по запаху. Исследуемого пациента помещают в стеклянный ящик, в который непрерывно вводят воздух определенного состава. Отработанная смесь паров и газов подвергается анализу, в ходе которого определяют химические вещества, выделенные больным. Пока их обнаружено 24. Сейчас профессор Дрэвникс пытается установить, какие из этих веществ свойственны здоровому человеку, какие и при каких концентрациях являются спутниками различных заболеваний.

Рис. 11. Принципиальная схема модели 'электрического носа' Р. Монкрифа: а - колба с раствором пахучего вещества; б - вход пахучей смеси; в - увлажнитель; г - перфорированная металлическая трубка; д - блок термосопротивлений; е - расходомер; ж - устройство для сглаживания пульсации; з - воздушный насос

Прибор для распознавания запахов различных веществ и определения их концентрации разработал также шотландский ученый Р. Монкриф. При его создании он использовал три явления: способность тонких пористых пленок различного состава избирательно поглощать (адсорбировать) те или иные пахучие вещества, выделение тепла при адсорбции этими пленками пахучих веществ, свойство полупроводниковых резисторов* менять сопротивление при изменении температуры.

* (Резистор - элемент радио- или электрической цепи, обладающей заметным омическим сопротивлением.)

Основа прибора - несколько одинаковых маленьких камер, подключенных параллельно к устройству, продувающему через них пахучую смесь, которая предварительно увлажняется, так же как увлажняется воздух в носовой полости. В каждой камере помещены два одинаковых полупроводниковых резистора (терморезистора), один из которых покрыт адсорбирующей пленкой (естественно, материалы пленки выбраны различными для всех камер). Терморезисторы включены в смежные плечи обычного моста Уитстона. Изменения окружающей температуры действуют одинаково на оба терморезистора, и мост остается сбалансированным. Адсорбция же пахучего вещества вызывает нагрев (и изменение сопротивления) только того резистора, который покрыт адсорбирующей пленкой. Баланс моста нарушается, и в его диагонали появляется электрический сигнал. Усиленные сигналы измеряются милли - или микроамперметром и одновременно подаются в записывающее устройство. Зная, к какому химическому веществу чувствительна та или иная камера, можно по номеру канала, в котором появился сигнал, определить состав пахучей смеси, а по величине сигнала - ее концентрацию.

У "искусственного носа" Монкрифа имеется ряд сходных черт с обонятельным анализатором человека: он немедленно реагирует на пахучее вещество, реакция исчезает с удалением запаха, для работы прибора необходимо движение воздуха над воспринимающей поверхностью, устройство "устает" и должно отдыхать перед последующими опытами, модель быстрее адаптируется к сильным запахам, чем к слабым, модель показывает ограничение реакции на сильные запахи, когда дальнейшее увеличение стимула не дает ответа. Небезынтересно, что кривые, полученные с помощью прибора Монкрифа, имеют большое сходство с кривыми электрической активности обонятельного эпителия лягушки.

Таким образом, Монкриф доказал созданным им прибором, что использование адсорбента в непосредственном контакте с термометрическим устройством любого вида может служить моделью обонятельного эпителия. Сходство модели с оригиналом еще больше увеличивается, если используемое термометрическое устройство преобразует тепловые изменения в электрические. И все же, как ни значительны первые успехи в создании бионических систем обоняния, позволяющих объективно оценивать качество и интенсивность запахов, приборы Дрэвникса, Монкрифа и других пока еще являются довольно грубыми моделями хеморецепции живых существ.

Рис. 12. Усик пчелы, увеличенный примерно в 20 раз, и один из его 12 подвижно соединенных члеников при более сильном увеличении. Светлые пятна - затянутые пленкой поры в хитиновом покрове (органы обоняния); между ними - многочисленные осязательные волоски (по К. Фришу)

Что же мешает ученым, бионикам, инженерам абсолютно точно воспроизвести в металле, электронных схемах обонятельные органы человека и животных? Трудностей здесь очень много. Возьмем к примеру обонятельные рецепторы насекомых. Органы химического чувства этих существ, воспринимающие запахи и вкусовые раздражения, - это расположенные около рта усики (антенны) и щупики, густо усеянные микроскопически малыми волосками величиной в тысячные или сотые доли миллиметра. У одной только падальиой мухи на усиках насчитывается более 3500 хеморецепторов, у оводов - более 6000, у рабочей пчелы - около 12 000. Если учесть размеры антеннки-усика, на которой расположены и рецепторные клетки и нервные сети для проведения и обработки запаховой информации, то легко представить себе те трудности, которые испытывает бионик, пытающийся разобраться в устройстве обонятельного аппарата насекомых и смоделировать его.

Главная же трудность заключается в том, что для ученых до сих пор остается много неясного в химии и физике запахов. Да, да, как это ни парадоксально, но природа запахов по сей день по-настоящему не изучена. Люди по-разному воспринимают запах одного и того же вещества. Никто толком не может объяснить, почему одни вещества обладают сильнейшим эапахом, а другие не пахнут вовсе, почему одни запахи приятны, а другие отвратительны. Единой точки зрения на сей, счет нет. Даже нет меры, которой можно было бы измерять силу запаха так, как мы измеряем силу звука, освещенность или температуру.

В разное время было выдвинуто более 30 предположений, объясняющих возникновение запаха и механизм обоняния. Все они в основном сводятся к трем гипотезам.

Химическая гипотеза предполагает, что качество запаха и его интенсивность зависят от химического состава вещества. Известно, что отдельные молекулы тех или иных веществ каким-то образом действуют на нервные окончания, находящиеся на поверхности слизистой оболочки, называемой обонятельным эпителием. В состоянии покоя оболочка, покрывающая нервное волокно, снаружи заряжена положительно, изнутри - отрицательно. Возбудить нерв - значит на время снять разность потенциалов. Деполяризация вызывается молекулой пахучего вещества. Длится она очень малый отрезок времени и, быстро распространяясь по нервному волокну, вызывает определенную реакцию центральной нервной системы - и человек ощущает запах.

Физическая, или так называемая колебательная, гипотеза связывает способность вещества издавать запах с вибрационными свойствами его молекул и со спектром их излучений на волнах определенной длины, то есть механизм ощущения запаха сходен с механизмом зрения: кванты инфракрасного излучения воздействуют на молекулы обонятельного пигмента, вызывая их перестройку, что влечет появление нервного сигнала.

Третья гипотеза - физико-химическая - берет свое начало со времен римского поэта и философа Тита Лукреция Кара. Ученый полагал, что в носовой области есть маленькие поры, различные по размерам и форме, в которые входят пахучие частички, испускаемые летучими веществами. Частички каждого пахучего вещества имеют присущую только им определенную форму и размеры, а распознавание каждого запаха зависит от того, к каким порам носовой области подходят эти частички. Разные поры- разные запахи.

Это интересное объяснение механизма обоняния, данное Лукрецием Каром, до середины XX века оставалось экспериментально не проверенным. Не было стереохимии - науки, изучающей пространственное строение молекул (она сформировалась в конце прошлого столетия), не было спектроскопических методов (они получили развитие во второй четверти XX века), с помощью которых можно определить размеры атомов и межатомные расстояния. И вот известный уже нам шотландский ученый Р. Монкриф в 1949 году выдвинул стереохимическую гипотезу, очень напоминающую догадку римского поэта.

Монкриф предположил, что обонятельная система содержит рецепторные клетки нескольких различных типов, каждый из которых соответствует определенному "первичному" запаху, и что молекулы пахучего вещества вызывают ощущение запаха, плотно входя в рецепторные участки - "лунки" этих клеток. Иными словами, молекулы пахучего вещества действуют на обонятельный эпителий не химически и не вибрационными свойствами, а просто своей формой и размерами. Здесь имеет место механическое взаимодействие молекул с рецепторными клетками. Молекула соответствующей конфигурации входит в углубление рецептора ("лунку") примерно так же, как штепсельная вилка в розетку, возникает нервный импульс. Допускается также, что некоторые молекулы могут входить в две разные розетки - одной стороной в более широкий рецептор, а другой - в более узкий. В таком случае возникает ощущение сложного запаха.

В 1952 году эта гипотеза была доказана экспериментально американским химиком-органиком Д. Эймуром (Калифорнийский университет в Беркли). Изучив запахи 600 органических соединений, он установил, что более ста имеют запах камфары. Помимо этого запаха, были выделены: эфирный, мускусный, цветочный, мятный, острый и гнилостный. Смешивая эти семь запахов в разных комбинациях и пропорциях, ученый получал любой из известных запахов (в этом смысле основные типы запахов можно сравнить с тремя основными цветами - красным, зеленым, синим и четырьмя категориями вкуса - сладким, соленым, горьким, кислым). Д. Эймуру удалось установить, что запах вещества определяется не столько его химической природой, сколько величиной и конфигурацией молекулы, а иногда и ее зарядом. Мускусный запах свойствен молекулам в форме диска, молекулы с камфарным запахом имеют форму шара и т. п. Был поставлен такой эксперимент. Д. Эймур спроектировал молекулу неизвестного дотоле вещества и предсказал, как оно будет пахнуть. Химики по его просьбе синтезировали вещество с такими молекулами, а опытные дегустаторы установили, что его запах именно таков, каким он должен быть по прогнозу Эймура. Последующие исследования показали также, что, кроме формы и размера молекул, запах зависит и от наличия в них особых функциональных групп, способствующих установлению контакта молекулы с "рецептивными участками" обонятельного эпителия. Таким образом, наши органы обоняния работают, по-видимому, по принципу "ключа и замка".

Рис. 13. Модели молекул веществ, создающих первичные запахи, и соответствующие им рецептивные участки

И все же приходится признать, что все три изложенные гипотезы при всей своей кажущейся на первый взгляд стройности имеют весьма существенные пробелы. Так, например, химическая гипотеза не может объяснить, почему химически очень близкие вещества имеют различный запах. Вероятно, правы те ученые, которые утверждают, что прямой связи между химическим составом и пахучими свойствами не существует. Много белых пятен в колебательной гипотезе. Неясно, например, почему одинаково пахнут вещества, поглощающие излучение разной частоты, а у других веществ спектры поглощения абсолютно одинаковы, а запахи совсем разные. И еще. Сегодня физики могут создать инфракрасные волны любой длины, однако все попытки найти "пахучую" электромагнитную волну пока не увенчались успехом. Что касается стереохимической гипотезы, которая среди всех существующих теорий обоняния в наши дни считается наиболее состоятельной, то и у нее имеются слабые места. Исходя всего из семи основных запахов, трудно объяснить высокую информационную емкость обонятельного аппарата (громадное число различаемых запахов). Трудно также объяснить, почему число митральных клеток и, по-видимому, число типов приемников не совпадает с числом простых запахов.

Итак, строгой физической теории запахов пока еще нет. Одно из древнейших и важнейших чувств - чувство обоняния по-прежнему остается полным загадок. Чтобы установить истинную природу запахов и механизм их восприятия и на основе добытых знаний решить проблему автоматизации процессов восприятия и обработки запаховой информации в самых различных сферах человеческой деятельности, ученым, вероятно, понадобится еще не один год. И вот недавно наметился новый подход к решению этой сложнейшей проблемы. Речь идет о "биологизации" создаваемых инженерами обонятельных анализаторов, о построении "полуживых" систем. Один из инициаторов этого начинания - американский ученый Роберт Кей.

Он поставил задачу создать простой по устройству прибор, способный по запаху быстро обнаруживать присутствие ядовитых газов в воздухе и поднимать тревогу, когда их концентрация достигнет опасного для человека уровня. Такой прибор должен работать непрерывно и надежно в шахтах, рудниках, на подводных лодках и в кабинах космических кораблей, где опасность отравления воздуха постоянно существует. В качестве чувствительного элемента - датчика запаха ядовитых газов, Кей использовал в спроектированном им устройстве... живую муху. Обонятельный орган этого насекомого - антенна - представляет собой полость, в которой находятся нервные окончания, объединенные в антенный нерв. К нервным узлам, заменяющим мухе мозг, ученый присоединил микроэлектроды, которые передавали ее биотоки на обработку. Сначала их подавали на усилитель, а затем - в анализатор, где "обонятельные" биотоки отделялись от всех других. Почуяв ядовитый газ, муха начинала "генерировать" импульсы характерной формы, и анализатор немедленно включал сигнал тревоги.

Для "детектора запахов" (так ученый назвал созданный им прибор) Кей выбрал муху по ряду соображений: такой "датчик запахов" легко найти, биотоки мухи просто расшифровать и, наконец, у этих насекомых превосходное, тонкое обоняние. Да и в эксплуатации такой "прибор" очень удобен: если живой "блок" выйдет из строя, в обычной коробке из-под спичек всегда можно хранить несколько десятков запасных,

А если нет под руками мух? Не беда. Их с успехом могут заменить... тараканы! На некоторых американских шахтах для определения опасных концентраций вредных газов в воздухе в течение последних шести лег используется устройство, главным чувствительным элементом которого является таракан. Он улавливает самые незначительные дозы рудничного газа, которые не способен обнаружить ни один из известных приборов. Малейшая опасность - таракан дает сигнал предупреждения.

Бионики полагают, что принцип функционирования органов обоняния мухи, таракана и других насекомых можно будет в дальнейшем широко использовать во входных устройствах вычислительных машин и газовых хроматографах*. А пока...

* (Хроматограф - прибор для анализа химического состава веществ хроматографическим методом.)

Пока ученые заняты поиском в мире животных организмов, способных автономно выполнять функции газоанализаторов и запахолокаторов в различных областях производства и научных исследований. Для такой роли биологические системы должны отвечать двум требованиям: обладать высокочувствительным обонятельным аппаратом, который мог бы воспринимать тот или иной интересующий нас запах в самой мизерной концентрации, реакция па обнаруженный запах должна быть немедленной, простой, наглядной и понятной.

Идея эта в общем-то не новая, но широкой реализации до недавнего времени она не получила, по весьма простой причине: мы очень мало знали об органах обоняния живых существ, точнее, об их способностях и возможностях. Из всего многообразия животного мира человек длительное время использовал в качестве запахолокаторов лишь три-четыре вида. Известно, например, что еще в начале нашего века во многих странах мира функцию дегустаторов рудничного газа выполняли канарейки. Эти певчие птички настолько чувствительны к ядовитым газам, что при ничтожном количестве этих газов в шахте канарейки теряют сознание. Однако добрая порция кислорода снова приводит их в чувство.

Бывалые моряки, несомненно, помнят те времена" когда в списках экипажей подводных лодок числились... белые мыши. Дело в том, что в свое время даже "владычица морей" Англия строила лодки, которые освещались газолином - жидким углеводородом, представлявшим огромную опасность при малейшей небрежности. Выяснилось, что белые мыши чрезвычайно чувствительны к запаху газа и моментально предупреждают о его утечке своим писком. На содержание мышей отпускались даже специальные деньги, включавшиеся в общую расходную ведомость команды.

Запахолокациоиные способности белых мышей используются и ныне. Этих животных берут с собой на работу горняки ряда стран для обнаружения рудничного газа. Чувствуя запах газа, животные начинают метаться в клетке.

У горняков есть еще один давний и верный друг - чиж. Каждое утро перед началом работ в лабиринт угольных шахт английского городка Мансфильд спускаются два специалиста. Они везут с собой большую клетку с... чижами. Шахтеры с большим уважением и доверием относятся к этой птице, которая не раз спасала их от смертельной опасности. Дело в том, что чиж совершенно не переносит присутствия окиси углерода, он умирает, вдохнув малейшую порцию этого газа. Чуткая птица беззаветно служит уже многим поколениям горняков.

Не менее важную спасательную службу, правда другого рода, давно несут наши четвероногие друзья - собаки в Австрийских Альпах, где каждую зиму с горных хребтов обрушиваются снежные лавины, забивающие ущелья, сносящие дома и целые поселения.

Местные жители хорошо знают все приметы лавиноопасных склонов. Они даже назвали некоторые лавины, скатывающиеся с гор в одних и. тех же местах и в одну и ту же пору, собственными именами. И к приходу, скажем "Карла" или "Иоганна" население принимает меры безопасности. И все же на горных дорогах Австрии путника постоянно поджидает опасность быть погребенным иод снегом. Не раз в лавины попадали лыжники, лесорубы, крестьяне, работающие в горах, дети, возвращающиеся из школы. В таких случаях обычно сразу же создаются спасательные отряды добровольцев. Но лавины захватывают иногда очень большую площадь. Нелегко отыскать под глубоким снегом пострадавшего. И тут на помощь человеку приходят живые запахолокаторы - собаки.

Далеко не каждая собака может справиться с трудным делом розыска погребенных под снегом. Необходимое качество лавинной собаки - хорошо развитый нюх. А у собак, выросших в городе, нюх несколько притуплён. К тому же одно дело - отличить среди других человека, запах которого знаком собаке, и совсем другое - в бурю или туман учуять неизвестного, погребенного под лавиной. Дрессировка лавинных собак - дело очень сложное. Сначала их обычно заставляют искать какую-нибудь вещь хозяина, закопанную в снег. Следующий этап - отыскать спрятанного под снегом хозяина. Потом наступает самое трудное - приучить собаку разыскивать незнакомых людей. После умелой дрессировки лавинная собака отыскивает и тех, кто заблудился в горах в туман или ночью. Четвероногий запахолокатор несет свою трудную и сложную горноспасательную службу безотказно в любую погоду, в любых условиях.

Жители Альп издавна рассказывают удивительные истории о легендарных сенбернарах, спасших от смерти многих людей. В Швейцарии, например, хорошо известен пес по кличке Барри, отыскавший за свою долгую службу у перевала Сен-Готард около пятидесяти человек.

Канарейки, белые мыши, чижи, собаки - это, так сказать, пионеры запахолокационной службы. За последние годы ученым удалось выявить и привлечь на службу человеку множество новых живых запахолокаторов, успешно выполняющих возлагаемые на них обязанности. Так, в новой "профессии" начали недавно выступать попугаи. Оказывается, эти птицы могут не только хорошо имитировать человеческую речь, но и лучше любого современного прибора ощущать присутствие в воздухе даже самых ничтожных количеств синильной кислоты. Они показали себя настолько совершенными детекторами этого страшного яда, что венгерская фармацевтическая фабрика "Кобания" закупила десять какаду и зачислила их в штат сотрудников предприятия. Попугаи постоянно дежурят в цехе, где изготовляются различные лекарственные соединения синильной кислоты, ограждая людей от опасности отравления.

Много новых "специальностей" за последние 25-30 лет приобрели собаки благодаря своему тонкому обонянию. Так, в годы второй мировой войны минеры располагали весьма ограниченными средствами для поиска тщательно замаскированных врагом мин: миноискатели того времени обнаруживали лишь мины в металлических оболочках, деревянные же и стеклянные приходилось нащупывать длинным шестом с острым металлическим наконечником. При таких средствах жизнь минера постоянно подвергалась опасности. Нужно было найти и обезвредить тысячи, десятки и сотни тысяч мин. Малейшая ошибка - смерть. Собаки же остро чувствуют запах взрывчатки в оболочках и без оболочек. Но для этого они должны пройти специальную тренировку. И вот в 1942 году в Центральной школе военного собаководства были подготовлены и прошли строгие испытания на полигоне и в боевых условиях первые собаки-миноискатели. Острое чутье, старательность, заинтересованность в работе, абсолютная дисциплина - вот характеристика собаки-миноискателя, данная подполковником в отставке А. Мазовером, бывшим командиром 37-го отдельного батальона собак-миноискателей и истребителей танков.

Использование собак в качестве миноискателей значительно облегчило работу минеров Советской Армии. Собака и человек трудились на полях сражений в полном контакте, эта пара была единым, целенаправленным работающим организмом. Путь минера стал безопасней. Идя следом за собакой по проверенному ею пути, минер уже не рисковал подорваться. Обыскиваемая полоса стала шире в 10-15 раз. Быстрота поиска увеличилась более чем в 20 раз. Собаки работали в высокой траве, в густых лесных зарослях, в помещениях, где не мог бы работать минер с миноискателем или щупом.

Батальоны собак-миноискателей разминировали сотни советских и зарубежных городов: Киев, Одессу, Новгород, Белгород, Витебск, Полоцк, Варшаву, Прагу, Будапешт, Вену, Берлин и многие, многие другие. На этом поприще отличились десятки служебных собак и "призванные из запаса" охотничьи лайки, гончие, легавые, разношерстные, беспородные дворняжки. Приведем, по воспоминаниям подполковника А. Мазовера, лишь один из многочисленных примеров умелой работы собак-миноискателей.

"...Освобожденный Полоцк еще горел, в отдельных районах еще слышались выстрелы, когда на одной из площадей у здания школы, приспособленной немцами под лазарет, остановилось отделение минеров с собаками. В спешно эвакуированном лазарете царил страшный беспорядок: сдвинуты и перевернуты кровати, скомканное белье, еще хранившее форму лежавших людей, разбитые шкафы с рассыпанными и разлитыми лекарствами, окровавленные бинты путались под ногами. А в это же время в скверике около дома сидели и лежали, ожидая помещения в госпиталь, другие раненые - освободители города. Ждать было некогда. Командование торопило проверить помещение: нет ли там мин? Вожатые расставлены по палатам, каждому дано задание; хотя было очень сомнительно, что в этом хаосе стойких лекарственных запахов собаки сумеют учуять мины, к обыску все же приступили. Серая овчарка Дина остановилась и села около растрепанной сдвинутой в сторону койки. "Пустите собаку с другой стороны",- сказал офицер, очень уж невероятно было, что Дина нашла мину. Пущенная с другой стороны, Дина уверенно выбрала эту же койку. Помещение быстро освободили, длинным шнуром из окна дернули койку. Послышался лязг железа, удар одной койки о другую, но взрыва не последовало. Наступившее молчание прервал вожатый: "Не может быть, чтобы Дина ошиблась, разрешите осмотреть койку". В набивке грязного, примятого матраца лежала противопехотная мина, ожидавшая свою жертву"*.

* ("Наука и жизнь", 1970, № 5 , стр. 120.)

За годы Великой Отечественной войны собаки-миноискатели спасли тысячи жизней солдат Советской Армии, жителей сел и городов, помогли спасти от разрушения сотни заминированных фашистскими вандалами зданий, архитектурных памятников.

Недавно собаки начали работать в качестве "инспекторов" газовых сетей. Инициатива этого нововведения принадлежит дирекции городских газовых магистралей во Франкфурте-на-Одере (ГДР).

При прокладке газопроводов в новых районах городов иногда случается, что заделанная и закрытая магистраль где-то пропускает газ. В таких случаях выход один - откопать линию. Но и в этом случае очень трудно обнаружить место утечки. Разумеется, "больное" место всегда находят, но на это требуется много времени. Вот тут-то на выручку газовщикам и приходят собаки, которые обладают прекрасным обонянием и очень быстро обнаруживают течи в газовых магистралях.

В 1968 году работники управления Таллингаз отобрали для "инспектирования" городской газовой сети несколько умных, сильных и выносливых восточноевропейских овчарок. Лучшая из них - Динго - после трехмесячной учебы стала высококвалифицироваиньш работником. Ее очень ценят. Она официально зачислена в штат управления Таллингаз, получает зарплату 20 рублей в месяц (а ведь не каждая собака может похвастаться государственным жалованием!), под ее контролем 23 улицы Таллина протяженностью 5713 метров, и на магистрали всегда порядок. Четвероногие инспекторы управления Таллингаз добросовестно несут свою службу по наблюдению за газовыми магистралями.

Рис. 14. Четвероногий запахолокатор (восточноевропейская овчарка) на работе

Точно так же несут службу наблюдения за газовыми сетями десятки овчарок в ГДР, ПНР и других странах. Газовщики считают, что никакой прибор-анализатор не может сравниться с нюхом овчарки, когда нужно обнаружить самую небольшую утечку газа. Четвероногие запахолокаторы очень ответственно относятся к своим обязанностям. Обнаружив утечку в газопроводе, пес-"инспектор" ложится и громко лает до тех пор, пока не приедет аварийная бригада и не приведет магистраль в порядок.

Изумительную способность наших четвероногих друзей улавливать и очень точно различать запахи несколько лет назад ученые решили использовать и в ... геологии. Идея обучения собак новой профессии - рудознатцев - в нашей стране принадлежит доктору биологических паук профессору Института минералогии СССР Г. А. Васильеву. В Петрозаводский научно-исследовательский институт геологии из питомника Министерства путей сообщения привезли несколько собак. Их учили отыскивать тщательно спрятанные камешки - серный колчедан. Этот поиск - "начальное образование" четвероногого разведчика. В ходе тренировок задания усложнялись. Постепенно собаки научились безошибочно выбирать из образцов пустой породы или других минералов только те, которые содержат гот или иной элемент.

Пройдя успешно "курсы рудознатцев", овчарка по кличке Мурат в 1966 году преподала весьма интересный урок работникам одной поисковой партии. Начали бурить скважину. Мурат подошел, покрутился немного, а затем направился в сторону. В пятидесяти метрах он остановился и залаял. На этом месте разведчики обнаружили залежи серного колчедана! Теперь четвероногих "специалистов" по рудам можно встретить во многих геологических партиях. В 1970 году восемь восточноевропейских овчарок участвовало в поисках полиметаллических руд на территории Иртышской геологоразведочной партии. Было собрано большое количество проб, часть из которых дала положительный результат. Особенно эффективно потрудились в этом поиске овчарки Джильда и Карай.

Большой известностью пользуется в соседней и дружественной нам Финляндии овчарка-"геолог" Лари. Поиску полезных ископаемых ее начали обучать в 1962 году. Поначалу она обнаруживала куски пород на поверхности или неглубоко в земле. А через два года на площади 3 квадратных километра Лари отыскала 1330 образцов, представляющих практический интерес. На этой же территории специалист-геолог обнаружил лишь 270 образцов! Геологические способности Лари основываются на великолепном чутье, умении различать запах серного колчедана, или пирита, присутствующего во многих комплексах железных руд. Успехи Лари и ее хозяина Пентти Матссона на поприще геологии в 1966 году были отмечены премией Государственного совета Финляндии, присуждаемой за успешную разведку месторождений колчеданных руд.

В той же Финляндии собак сейчас начали привлекать к борьбе с распространением наркомании. Дело в том, что контрабанда наркотиков в эту страну возрастает. Власти уже приняли ряд мер по пресечению провоза опасного зелья. Таможенная служба получила подкрепление в виде нескольких специально обученных псов-лабрадоров, которые обнюхивают одежду и багаж приезжих на таможне и в порту. Учуяв запах наркотика, собака начинает громко лаять. Опыт финских таможенных чиновников переняли шведы. Здесь прославилась собака лабрадорской породы по прозвищу Кокетка. Контрабандисты называют ее "Черной сатаной". Кокетка очень чувствительна к запаху наркотиков, и ей поручается разыскивать тайники с этим зельем на автомашинах. Четвероногий детектив относится к своим обязанностям очень добросовестно: на обнюхивание большого транспортного грузовика у Кокетки уходит около трех часов.

Вероятно, высокосовершенному органу обоняния наших четвероногих друзей ученые найдут еще не одно новое практическое применение. Надо также полагать, что со временем, кроме собак, канареек, чижей, белых мышей и попугаев, в мире животных будет найдено и привлечено на службу человеку еще множество других живых запахолокаторов. Арсенал хеморецепции живой природы многообразен и неисчерпаем. Здесь, по-видимому, можно найти запахоанализаторы на все случаи жизни. Но это не самоцель. Живые обонятельные системы не могут выйти за пределы, выработанные в процессе эволюции. Они не способны, например, реагировать на многие искусственно созданные в наш век бурного развития химии вещества, обладающие сильным физиологическим действием, по молекулы которых не возбуждают обонятельный эпителий. Между тем искусственные органы обоняния можно научить чувствовать запахи и этих веществ, воспринимать любую гамму запахов. И в этом направлении ученые многих стран ведут энергичную работу. Интенсивно изучается физиология органов обоняния живых организмов на различных уровнях, ведутся глубокие бионические исследования процессов сбора и переработки запаховой информации в биологических системах, уточняется взаимосвязь запаха вещества с его физическим и химическим свойством, строятся бионические модели хеморецепторов.

Проблему обоняния академик И. П. Павлов назвал "одной из наиболее сложных в физиологии". И все же специалисты, занимающиеся разработкой ольфатроники - науки о запахах,- уверены, что благодаря совместным усилиям биоников, физиологов, химиков и специалистов по электронной технике человек получит возможность совершить увлекательное путешествие в огромную, таинственную, до сих пор еще как следует яе открытую страну запахов.