Нобелiвськi «нюхачi»

12.10.2004
Нобелiвськi «нюхачi»

Лiнда Бак.

      Учені довели, що нам приємний запах тих людей, які мають гени, відмінні від наших. Мабуть, у такий своєрідний спосіб природа запрограмувала здоров'я майбутнього покоління: відомо, що хирляві і хворобливі нащадки народжуються від близькоспоріднених союзів. Це відкриття стало певною мірою побічним ефектом дослідження американських учених Річарда Акселя та Лінди Бак, які отримали цього року Нобелівську премію з медицини та фізіології.

      Їх нагородження не стало несподіванкою для наукового світу. Не тільки тому, що ці молекулярні біологи репрезентують престижні наукові центри і віддавна є визнаними авторитетами у своїй галузі, а й тому що нейрофізіологія та нейробіологія поступово стають одними з провідних галузей медицини. Прикметно, що впродовж останніх років Нобелівську премію з медицини та фізіології призначали за технічні розробки, які мали суто прикладний характер. Цього ж року комітет звернув увагу на винятково наукові дослідження, про конкретне практичне застосування яких говорити ще рано. Тепер у навколонауковому світі говорять: якщо Аксель і Бак отримали премію за дослідження нюхових рецепторів та дії механізмів нюху — це вказує на важливість для медицини їхніх відкриттів.

      У своєму обгрунтуванні Нобелівський комітет зазначив так: «Нюх довго залишався найбільш загадковим з наших відчуттів. Засади розпізнавання та запам'ятовування приблизно десяти тисяч різних запахів були нез'ясовані. Завдяки серії піонерських досліджень цьогорічних лауреатів Нобелівської премії з фізіології та медицини ці загадки були розв'язані». Аксель і Бак спільно видали друком результати своїх переломних для науки досліджень ще 1991 року. Завдяки цій праці нюх став першим людським органом відчуття, будову та механізм дії якого вдалося пізнати повністю: від моменту, коли гени «запускають» виробництво рецепторів, які виловлюють запахи з повітря, до моменту, коли певні мозкові центри «говорять», що це за запах, а потім запам'ятовують його на майбутнє.

      Відомо, що органи сприйняття запахів з'явились у живої істоти раніше за все, тому їхня біологічна будова доволі стабільна. Протягом тривалої еволюції вони чимало вдосконалилися і тепер майже незмінні у всіх живих організмів. Отож Річард Аксель та Лінда Бак довели, по-перше, що рецептори запаху сильно відрізняються від інших відомих рецепторів відчуттів. Вони є дуже стабільними, якщо йдеться про генетичне програмування рецепторних протеїнів, які приймають запахові сигнали. Американські біологи описали родину з приблизно тисячі генів, які кодують рецептори запаху. Пізніше, вже працюючи незалежно один від одного, вони з'ясували також механізм дії системи сприйняття запахів — від молекулярного рівня до організації клітин.

      Усі живі організми впродовж еволюції отримали здатність виявляти та ідентифікувати хімічні субстанції, які присутні в повітрі. Без цього вони не вижили б. Так, новонароджені ссавці відразу ж за запахом знаходять молочні залози матері. З часом у деяких біологічних видів, наприклад у людей, нюхова здатність слабшає, а от в інших продовжує вдосконалюватися. Наприклад, нюхальна слизова оболонка собаки за площею в чотири рази більша за людську, і ця тварина має нюх, у 100 тисяч разів чутливіший за людський. Цікаво, що серед усіх живих істот нашого світу найбільше нюхових клітин має один вид прісноводного вугра — три мільярди. До лідерів за цим показником належить також полярний ведмідь, який у змозі «винюхати» тюленя на відстані 20 кілометрів. Людина має слабкий нюх. Оболонка внутрішньої частини наших носів має площу лише приблизно 14 квадратних сантиметрів. На цій площі розміщені п'ять мільйонів нюхових клітин, тобто стільки ж, як у звичайної миші. Але наш нюх є гіршим за нюх миші, бо в людини 70 відсотків генів нюху не дiють. А ті 30 відсотків, що залишаються активними, дозволяють нам розпізнати від чотирьох до десяти тисяч запахів. Хоча серед нас є унікуми, які здатні розпізнати до 30 тисяч запахів. Утім це закладається не лише природою, бо кращий нюх можна витренувати. Варто зазначити, що жінки мають кращий, ніж чоловіки, нюх, бо в них гени нюху розміщуються також на хромосомі Х, а на хромосомі Y їх немає.

      Але і для людей їх слабкий нібито нюх залишається надзвичайно важливим відчуттям. Запах диму попередить про пожежу, а неприємний запах їжі — про загрозу отруєння. Окрім того, без нюху ми були б позбавлені багатьох життєвих задоволень. Передусім, запах дуже сильно пов'язаний з іншим важливим відчуттям — смаком. Запах смачної їжі чи вина дає нам не менше задоволення, ніж їх споживання. А роль запаху коханої особи для здатності продовження свого виду навіть важко переоцінити.

      Аксель та Бак докладно виклали «шлях» запахів у нашому організмі. Найбільшим досягненням цих учених стало відкриття приблизно тисячі генів запаху (це три відсотки від нашого геному), кожен з яких відповідає за створення одного певного типу запахового рецептора. Ці рецептори розташовані на поверхні запахових клітин, якими вкрита внутрішня поверхня носа. Вчені встановили, що на кожній запаховій клітині мiститься лише один тип рецептора, який здатен виявити кілька різних запахових частинок. Вони також дійшли висновку, що враження вiд запаху складається загалом з багатьох різних чинникiв, тому в нашому мозку повинне створюватися щось на зразок «запахового еталону». А він дозволяє нам розпізнавати понад десять тисяч різних запахів. Американці у подробицях описали, що ж відбувається по дорозі з носа до мозку. Першою «станцією пересадки» у людському мозку є нюхова подушечка. Саме туди потрапляють сигнали з рецепторів. При цьому сигнали від різних типів рецепторів збираються у різних типах «горщиків», з яких вони вже розсилаються далі до відповідних місць кори мозку. І лише там вони створюють еталон, завдяки якому ми можемо, наприклад, відрізняти запах одних квітів від інших.

      Учені вважають, що гени запаху є однією з найбільших таємниць, яку приховує наше тіло. Жодна інша функція чи орган людини не записані в стількох генах, як система сприйняття запахів. Досить сказати, що людський організм має три гени, які відповідають за зір, п'ять — за смак і два — за слух (принаймні про стільки наразі відомо науці). А генів, які відповідають за сприйняття запахів, — ціла тисяча! Вони розміщені майже на всіх хромосомах. Тому саме гени запаху найбільше цікавлять генетиків. Вони потрібні нам, щоб застерiгати вiд  небезпеки, розрізняти ворога та приятеля, навіть для визначення емоційного стану іншої людини. І, врешті-решт, вони вiдiграють велику роль у  продовженнi людського роду. Твердження про те, що люди люблять очима чи вухами, є лише частково правильним. Дуже важливу роль при виборi партнера відіграє запах. Ясно, що запах наших колег по роботі чи людей у громадському транспорті значною мірою визначає наш душевний комфорт та самопочуття. Але мало хто усвідомлює, що перебіг статевих стосунків часто залежить передусім від запаху. Мудра та хитра природа для уникнення кровозмішення чи створення союзів між близькими особами запрограмувала нас так, що чим більше ми вiдрiзняємося один вiд одного генетично, тим краще один для одного пахнемо. Вчені кажуть, кожна людина має цілком відмінні так звані антигени тканинної збіжності. Вони є ідентичними лише в одноклітинних близнюків, а в інших людей є так само унікальними, як і капіляри на кінчиках пальців, які дозволяють безпомилково відрізнити одну особу від іншої. Нюхом людина здатна відчути, які антигени має інша особа, і на підставі цього оцінити, чи є з нею спорідненою. Звичайно, що відтак одразу виникла теорія, яка говорить, що люди з хорошими генами нюху та тканинною збіжністю легко знаходять собі необхідного саме їм партнера. Для підтвердження цієї теорії були проведені досліди, під час яких жінок просили понюхати кілька просякнутих потом чоловічих футболок і визначитися, який з «чоловічих» запахів найбільше їм подобається. З'ясувалося, що кожна жінка вибирала саме ту футболку, власник якої мав найбільш відмінні від її власних гени. А ви кажете — кохання з першого погляду... Кохання буває з першого нюху! Такий же генетичний запаховий зв'язок існує між матір'ю та дитиною. Жінка розпізнає і віддає перевагу антигену тканинної збіжності власної дитини, і навпаки.

      Підсумовуючи, варто сказати, що цьогорічні лауреати Нобелівської премії недарма звернули нашу увагу на те, що нюх відіграє в житті людини значно більшу роль, ніж нам здається. Клітини, які сприймають запахові враження, мають майже безпосередній зв'язок з мозком. Такого близького зв'язку не мають ні слух, ні зір, ні смак. Сигнали від них потрапляють до тих дiлянок  мозку, які відповідають за стан наших емоцій і пам'яті. Звідси таке відоме всім нам поняття, як запахова пам'ять, коли ми ніби зовсім несподівано пригадуємо запахи далекого дитинства. Ми не враховуємо той різновид підсвідомого нюху, який керує нашим життям незалежно від нас. І він цю роль починає відігравати вже на етапі виникнення людського ембрiону і виконує її впродовж усього нашого життя. І, нарешті, здавна помітили, що за кілька років до початку хвороб Альцгеймера, Паркінсона та деяких інших неврологічних захворювань майбутні хворі починають втрачати нюх. Це явище потребує вивчення для можливого подальшого практичного застосування з метою профілактики чи лікування згаданих захворювань.


За матеріалами «Газети виборчої», «Медікал Ньюз Тудей», «Ассошіейтед Пресс» та Bio-IT World.