Nasz wrażliwy nos

Choć może wydawać się to dziwne, badacze nie wiedzą, jak działa mechanizm ludzkiego węchu. To znaczy nie wiedzą w szczegółach. Wiadomo, że receptory w kanałach nosowych to około 50 mln komórek. To z nich pochodzi odpowiedni sygnał do płatów czołowych kory mózgowej. Badacze wiedzą też, a może bardziej domyślają się, że węch jest najstarszym z naszych zmysłów.

Jedno pachnie, drugie nie
Zapach nam, wąchającym, kojarzy się z czymś niematerialnym. Błąd. To nic innego jak związek chemiczny, cząsteczka, ba, nawet pojedynczy pierwiastek, który działa na receptory w naszym nosie. W zasadzie są dwa warunki, by „coś” stało się zapachem. Musi być lotne. To znaczy musi parować oraz musi przedostać się przez błonę śluzową, którą „opakowane” są receptory węchowe. To oczywiście nie znaczy, że wszystko, co lotne, ma zapach. Dobrym przykładem jest np. para wodna, która przecież nie pachnie. Podobnie tlen czy azot, ale równocześnie nieprzyjemny zapach chloru zna chyba każdy, kto używał środków dezynfekujących toaletę.

Gdy wraz z wdychanym powietrzem do kanałów nosowych dostają się związki zapachowe… no i właśnie tutaj zaczyna się problem. Przedostają się przez błonę śluzową i zaczepiają się o receptory. Skąd receptor wie, jak ma pachnieć citroetalon (cytrusy), a jak 3-etoksy-4-hydroksybenzaldehyd (zapach wanilii)? To nie nos ani nie receptor wie, jak co ma pachnieć, tylko nasz mózg. Receptory przekazują informacje o tym, co złapały, a nasz mózg konkretnemu sygnałowi przypisuje znaczenie albo inaczej – wrażenie zapachu. Ten sam związek może być przez różne osoby odczuwany w inny sposób, choć mózg najprawdopodobniej dostaje w obydwu przypadkach taką samą informację. Wrażenie zapachu może się zmieniać nawet u jednej osoby w zależności od pory dnia czy roku. No dobrze, ale skąd w takim razie konkretny receptor wie, jaki związek się do niego przyczepił? I to jest pytanie, na które na razie nie da się z całą pewnością odpowiedzieć.

Rozmiar, kształt… a może coś jeszcze?
Do całkiem niedawna funkcjonowało przekonanie, że receptory rozpoznają wielkość i kształt poszczególnych cząsteczek chemicznych. Inaczej wygląda przecież aldehyd 2-fenylopropionowy (zapach różany), a inaczej mentol (zapach mięty). Ten ostatni zbudowany jest z 20 atomów wodoru i 10 węgla, podczas gdy zapach róży wywołuje u nas cząsteczka składająca się z 7 atomów węgla i 6 wodoru. A więc wielkość i kształt cząsteczki decydują o tym, jaki sygnał wysłać do mózgu. W połowie lat 90. XX wieku młody naukowiec z University College London, Luca Turin, zaproponował teorię konkurencyjną. W czasie swoich badań zauważył, że niektóre molekuły, choć (prawie) tych samych kształtów, dawały wrażenie zupełnie innego zapachu. Zauważył też przypadki, że dwie cząsteczki skrajnie różniące się pod względem kształtu i wielkości „pachniały” bardzo podobnie. To wtedy Luca Turin sformułował wniosek, że to nie kształt cząsteczki, tylko częstość jej drgań jest dla receptorów zapachu „znakiem rozpoznawczym”. Jak więc mechanizm wąchania ma działać w praktyce? Odpowiedź, przynajmniej częściowa, przyszła kilka lat później. Pod koniec 2006 roku ukazała się praca innego badacza z University College London, Andrew Horsfielda, który przeprowadził symulacje komputerowe mechanizmu węchu.