Взаимодейст
вие пахучих веществ с этой мишенью даёт электрический ответ, который идё
т в мозг. И дальше центральная нервная система анализирует огромное коли
чество электрических импульсов.
У нас, у людей, 10 в 8-й степени клеток, это огромное количество. И чтобы вы пон
имали разницу между обонянием собаки и человека, это выглядит так. Вот по
верхность, которая воспринимает пахучие вещества у человека. Она огромн
ая, 25 квадратных сантиметров, это 5 на 5 сантиметров. У собаки 7 квадратных ме
тров.
А.Г. Метров?!
Э.З. Метров. Вот чтобы было понятно, насколько у них возможност
и больше, чем у человека.
А.Г. Потрясающе.
Э.З. Следующий рисунок это обычный дыхательный эпителий. Он та
к структурирован. А вот следующий рисунок покажет вам, как выглядят обон
ятельные клетки; вот это та поверхность, которая ловит летучие вещества,
распространённые в воздухе.
А.Г. И вот этой поверхности у нас…
Э.З. И вот этой поверхности у нас 25 см, но это всё равно огромная, о
громная площадь поверхности.
А.Г. А вот у друзей наших меньших…
Э.З. 7 квадратных метров. Поэтому я буду рассказывать о собаках
с большим восхищением, хотя могу сказать, что мы пытались с ними конкурир
овать по индивидуальному запаху. И, например, некоторые люди в состоянии
отличать индивидуальный запах мышей, крыс. Но не всех, а только некоторых.
А любые собаки это делают легко.
Но что такое запах с точки зрения химика, какие вещества пахнут? Не все вещ
ества пахнут. У нас, мы знаем сейчас, около 10 млн. органических веществ, и то
лько 10% имеет запах. Значит, эти вещества вызывают ощущения, которые мы наз
ываем запахом. У животных, наверное, то же самое, но твёрдо доказать, что он
и точно так же чувствуют, как и мы, это нельзя.
Так вот, когда пахучие вещества дают нам электрический ответ, то в животн
ом мире он несёт информацию вообще обо всём, об окружающей среде в социал
ьном плане… Вот как выглядит обонятельная рецепторная клетка. Вот жгути
ки, которые висят сверху и снизу, это те белки, которые встроены в мембрану
обонятельной клетки. И взаимодействие их с пахучим веществом вызывает э
лектрический ответ, открываются ионные каналы, идёт ток, и это мы считаем
запахом.
Можно следующий рисунок.
И тогда я перейду к молекулярным механизмам того, как возникают электрич
еские ответы. Здесь участвуют ионы кальция, что очень важно для специали
стов, ведь это данные последних 10-20 лет для обонятельного рецептора. Значи
т, если взглянуть в историю изучения обоняния, то оказывается, что первые
сведения были получены в VI-V веке до нашей эры. Ученик Пифагора Алкмион Кро
тонский впервые описал орган обоняния. Тогда догадывались, что какие-то
вещества отлетают от цветков, от чего-то другого и попадают в нос, и счита
ли, что в носу есть щель в мозг. Эти вещества прямо в мозг попадают.
А.Г. Они недалеки от истины.
Э.З. Немножко, немножечко не догадались, нашли некий такой подх
од. И очень интересно, что в те времена эксперимент считался беднейшим ср
едством познания. То есть главное было высказать идею, а остальные… През
умпция невиновности была у идеи. Её нужно было опровергать эксперименто
м. Сейчас это уже не так. Нужно идею высказывать и иметь доказательство, чт
о и как есть.
Вот как выглядит схема физико-химических методов. Внизу Ц собирают лет
учие вещества, а сверху видно, когда анализируют хронотографически, как
выглядит смесь с точки зрения физико-химического анализа. Принципиальн
ая разница в том, что орган обоняния анализирует не так, как физики-химики
, как мы. Я физико-химик по своему образованию. Мы смесь разлагаем во време
ни. Мы обязательно каждое вещество выделяем и анализируем, то есть смесь
у нас идёт во времени, последовательно каждое вещество. Нос, имея 108 клеток,
где, считается, рецепторов около тысячи, делает мгновенный анализ, парал
лельный, то есть он получает некие обонятельный образ. И я закончу своё со
общение некой идеей обонятельного образа, который показал Сальвадор Да
ли на зрительных образах. Это принципиальное отличие физико-химическог
о анализа: мы смеси носом интегрируем, то есть мы мгновенно получаем инте
гральный анализ, а физико-химический анализ дифференцирует, он просто р
азбирает на отдельные компоненты. И поэтому до сих пор нет больших успех
ов в области анализа физико-химическими методами, если сравнить с биоде
текторами Ц так называется орган обоняния.
Вот если посмотреть, что животные… Будем говорить о млекопитающих, потом
у что они ближе к нам: мы тоже млекопитающие. Так вот, у человека можно спро
сить, что он думает о запахе. А когда работают животные, мы должны интерпре
тировать либо их поведение, либо получать электрофизиологические отве
ты, либо какие-то другие ответы, которым нужно придумывать объяснение. С ч
еловеком было бы, конечно, попроще. Но дело в том, что у человека язык обоня
тельный не развит. Если мы говорим о пахучих веществах, то у нас абстрактн
ого названия пахучих веществ как цветов нет. Поэтому мы обязательно запа
х привязываем каким-нибудь предметам.
А.Г. К источнику.
Э.З. К источнику, источнику запаха: моча, например, или цветы, или
прочее.
А.Г. При этом я подозреваю, что когда мы с вами говорим «запах ро
зы», мы имеем в виду совсем разные запахи и определяем, скорее, диапазон то
го, что входит в запах розы, а что нет.
Э.З. Вы сказали сейчас «совсем разное», и это действительно так
, потому что, как показали исследования, мы, люди, индивидуально живём в др
угом обонятельном мире. И очень интересно. Возьмём меня и мою сотрудницу.
У меня приличный мужской нос у неё тоже приличный нос, но женский. И оказал
ось, что по некоторым веществам она значительно чувствительнее меня, по
другим Ц я чувствительнее её. И оказывается, если мы готовим смеси в равн
ых количествах, то мы эти смеси воспринимаем по-разному. А если учитывать
пороговые концентрации, это тоже очень важная вещь, когда оказывается, ч
то люди, нюхая самые маленькие концентрации, могут их почувствовать и оп
исать, узнать и прочее то чувствительность у разных людей на многие поря
дки отличается друг от друга. И поэтому смеси, чтобы люди их воспринимали
одинаково, имея разные пороговые концентрации, нужно готовить соответс
твенно порогам, не весовым коэффициентам, а совсем другим параметрам. Во
т это удалось нам сделать.
Очень интересно, что пороговые концентрации описаны в книжках. Они сущес
твуют как физико-химические величины, и мне приходилось участвовать в о
пределении порога в Америке, например, когда за каждое участие платили 20 д
олларов. Просто для участия и своих сотрудников нельзя было привлекать:
это центр исследования химических чувств в Филадельфии. Я, поскольку был
не свой, а посторонний, то тоже участвовал. И я занял довольно приличное м
есто по своей чувствительности, по пороговым концентрациям. А платили, в
идите, по социалистическому методу, то есть всем одинаково. И пришло в гол
ову тому, кто проводил эксперименты, что если доплачивать за более низки
е пороги, то, наверное, это будет более истинная цифра. И вот оказалось, что
действительно подскочили цифры на 200%, не у меня, правда. Я работал, правда, н
е за деньги, я просто повторил свои же данные. То есть мы на низкой зарплат
е делаем всё равно то же самое, что и на высокой. Я просто хочу сказать, что э
ти физико-химические данные, которые идут, очень сильно зависят от мотив
ации. То есть у научных сотрудников, которые работают в такой области, мот
ивацию, наверное, уже труднее поднять деньгами.
Можно следующий слайд. Уже идёт разговор о том, что люди нюхают так же, как
и животные и в состоянии пол особи определить по запаху. То есть без всяко
й тренировки можно получить некое представление: вот это самка, это саме
ц. И мы мгновенно в голове формулируем некую общую идею, почему, по каким п
ризнаком, мы не можем сказать но мы умеем отличать одно от другого. Это оче
нь похоже на музыкальные аккорды. Если человек без абсолютного слуха, он
не может разложить их на составляющие. Но отличить один аккорд от другог
о ничего не стоит. Вот так и здесь.
Я бы хотел сказать, что если определить цель, смысл жизни у животных или у
живых организмов, то это не что иное, как сохранение во времени генетичес
кой информации. Иначе говоря, поскольку мы смертны, нам отведено определ
ённое время, а информацию надо передать некой особи своего же вида, по кра
йней мере, и противоположного пола. И отсюда вытекает, что по каким-то при
знакам надо уметь отличать вид животных, с которым можно спариваться. И в
от оказалось, что обонятельные сигналы очень легко позволяют это делать
. Пол также легко определить, поскольку самцы и самки отличаются гормона
льно. Какие-то гормонозависимые вещества женские гормоны зависят от муж
ских имеют свои производные, и по этому можно определить пол. И вот если у
нас 4 тысячи видов млекопитающих, то достаточно 12 разных веществ у каждого
вида, чтобы закодировать все 4 тысячи видов.
Если определять пол, то для этого нужно всего одно вещество, например муж
ское или женское. Его отсутствие будет говорить об обратном. То есть это р
азбиение всех образцов, которые пронюхивают, на классы, где классов мало.
И самый трудный вариант, это индивидуальный запах. Известно, что каждая о
собь имеет свой неповторимый индивидуальный запах, который позволяет с
помощью органа обоняния отличать её от любой другой. У людей это не так хо
рошо развито, а у собак это применяется в криминалистике. И очень легко др
ессируют собак, например, дрессирует известный в нашей стране, в Москве, и
сследователь Клим Тимофеевич Сулимов, который около 30 лет готовил групп
у собак для распознавания индивидуума во ВНИИ МВД СССР, потом России, и се
йчас в Шереметьево эти собаки работают. Было непонятно, как же можно клас
сифицировать индивидуумов, когда число образцов, которые надо понюхать
и число классов одно и то же. То есть каждый индивидуум свой. Это сложная п
роблема, когда по ДНК отличают индивидуума, и там есть свои математическ
ие методы. А химиков больше всего интересовало вот что: человек выделяет
огромное количество веществ на любой своей поверхности, тысячи, десятки
тысяч веществ. Какие-то из них, наверное, несут информации об индивидууме
, его поле и прочее, но какого типа эти вещества, как их определять? Когда де
лается обычный газохроматографический анализ, то проводится анализ ки
слот, к которым мы пришли экспериментально следующим образом. Собаки, ко
гда различают запах, то приблизительно на таком круге раскладываются 10 о
бразцов индивидуального запаха Ц это матерчатая полосочка, которую ну
жно подержать под часами или на теле 20 минут. И достаточно их разложить и д
ать собаке понюхать, чтобы впоследствии она нашла этот образец.
Очень интересно, что при такой тренировке собак подкармливают. То есть е
ё научают, исходя из любого участка вашего тела, находить вас по любому др
угому, то есть, понюхав ладонь, она может найти остатки волос, или отпечатк
и пальцев, или ещё что-нибудь. И вот когда вы знаете решение задачи и подка
рмливаете собаку за правильное решение, это один вариант. А когда вы сами
не знаете решения, она проводит исследование, а вы должны её подкормить, и
если она неправильно определила, а вы её подкормили, то вы собьёте её наст
рой. Так вот, Клим Тимофеевич Сулимов со своими коллегами придумал следу
ющее Ц для меня это просто уникальный вариант. В этом круге, по которому с
обака ходит и где неизвестно, где что расположено, последний образец буд
ет обязательно тот, который она запомнила. Если ничего она не нашла, она вс
ё равно получит подкрепление на последнем образце. Это замечательное ре
шение, потому что многие исследователи не верили собаке. Потому что чист
о теоретически, когда она решает неизвестную задачу, а вы её подкармлива
ете, вы её можете сбить, и так действительно происходит. А система, которая
разработана у нас с собаками, оказалась хорошей. И вот с этими людьми мне
пришлось немножко поработать. Оказалось, что есть разные классы веществ
, которые выделяет человек, и среди них есть кислоты. Не те легколетучие, в
роде изовалериановой (это запах пота), а как раз кислоты, которые тяжёлые и
мало летучие. Эта изовалериановая кислота, если использовать аналогию с
животными, улетает в воздух, как птица, а вот тяжёлые, скорее, расползаютс
я, как змеи, не улетают, их нужно собирать с поверхности.
Мы обнаружили, что, если я ваш источник запаха обработаю какими-то химика
тами, которые кислоты блокируют, они перестают летучими быть, то есть соб
ака вас не может найти. Я восстанавливаю она находит. Но это определённые
типы собак.
А оказывается, что при условии, когда она не может по кислотам определять,
её можно доучить, и она будет это делать по другим веществам. Это уже не то.

Вот про индивидуальный запах я, пожалуй, на этом закончу. Единственное до
бавлю, что задача, которая стоит сейчас перед технарями, это создать неко
е электронное устройство, некоторую искусственную систему, которая был
а бы аналогом носа.
А.Г. Причём не нашего, а собачьего, наверное.
Э.З. Лучше, конечно, собачьего, потому что мы проигрываем уже пр
осто по внешним данным, я уже не говорю по внутренним. Но все попытки созда
ния таких искусственных носов, которые были до сих пор… Это пишется по ан
алогии с электронной почтой: e-mail Ц «e-nose», то есть электронный нос. Так вот, эт
о были скорее физико-химические попытки создать новый детектор. А собак
а реагирует на многие вещества одновременно, иначе говоря, это мгновенны
й анализ по многим веществам. А химический анализ проходит по одному вещ
еству. Это совсем не то. И оказывается, что есть металлические поверхност
и, которые при присутствии в воздухе определённых веществ, меняют электр
ические свойства, и это можно фиксировать.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36