Inimese ninad: kvanttilõhnalised seadmed

Orangutanid lõhnavad roose

Tehnoloogia on andnud inimkonnale masinale alternatiivi, mis on parem kui iga meel, välja arvatud üks lõhn. Praegused teooriad ei ole suutnud arvestada meie võimega tajuda piiratud retseptorite repertuaari näiliselt lõputult palju erinevaid lõhnu. Kui keemik sünteesib uue ühendi, mida Maal pole kunagi varem nähtud, ja meie haistmisüsteem suudab selle tuvastada, valmistavad meie ajud selle jaoks elavalt täiesti uue kogemuse. Üks mees, parfüüm ja biofüüsik nimega Luca Turin, on viimase kahe aastakümne jooksul kokku pannud väga vaieldava teooria, mis püüab selgitada, kuidas lõhnu tuvastatakse ja levitatakse - muundatakse molekulidest närvipiikideks. Sel nädalal avaldas ta vaieldamatuid tõendeid, mis võivad tema paljud kriitikud lõplikult maha vaikida.



karvoonLäbi ajaloo ei ole uute teooriate aktsepteerimine toimunud mitte selle halvustajate ümberkujundamise kaudu, vaid seetõttu, et lõpuks nad seda teevad . Uus ülevaade muudab peamise uue teooria vastu suunatud argumendi sageli kõige võimsamaks tõendiks. Nii on konkreetse molekuli puhul, mida nimetatakse karvoon . Nagu on näidatud paremal pildil, on karvoon kahes enantiomeeris - teisisõnu maitsetes -, mis on üksteise peegelpildid. Seletamatult on üks enantiomeer - R- vorm - lõhnab piparmündi järele, samas kui S- moodustavad köömne- või tillilõhnad.

Traditsiooniline lukk ja võti lõhnateooria väidab, et lõhnaained seonduvad sobitatud retseptoritaskutesse, mis tuvastavad kuju. See teooria töötab karvooni puhul hästi, kui iga versiooni jaoks on erinevad retseptorid. Luku ja võtme kontseptsiooni peamine piirang on see, et on palju näiteid, kus täiesti erineva kujuga molekulid lõhnavad sarnaselt. Näiteks boraanil, millel puuduvad väävlisidemed, on endiselt mädanenud munalõhn, mis on tavaliselt seotud nende sidemetega. Selgub, et boraani infrapuna- (IR) või vibratsioonispektris on sarnased piigid, mis kattuvad väävlisidemete omadega. Torino väidab, et kui lõhnaaine seondub parempoolsesse taskusse, saavad elektronid läbi selle tunnelida viisil, mis sõltub molekuli sisemise vibreerimise sagedusest. Kogu võnkespekter jaguneks nii, et iga retseptor käsib sellest väikest padrunit. Selles tõlgenduses muutub nina enam-vähem keemiliseks spektroskoopiks.



haistmisretseptorTorino teooria jaoks esitatav karvooni probleem seisneb selles, et kuigi peegelpildid lõhnavad erinevalt, on neil ühesugused IR-spektrid. Selle näilise teetõkke dramaatilises kontrapunktis lisas Torino tilli karvooni proovile butanooli ja pani selle lõhnama nagu piparmünt. Butanoolil on samasugune side nagu karvoonis, kuid see on piisavalt väike, et libiseda koos sellega retseptoritaskutesse. Kriitikud vahetasid käiku, näidates, et väike molekul atsetofenoon lõhnab inimestele sama moodi ka siis, kui selle vibratsioonispektrit muudetakse, asendades mõned selle vesinikud raskemate deuteeriumi aatomitega. See asendus põhjustab molekuli sidemete võnkumist aeglasemalt, muutes efektiivselt kogu molekuli globaalset lainetust ja elektronide võimet läbi selle tunnelisse minna. Torino oli juba viljakärbses Drosophilas näidanud, et atsetofenooni deutereeritud vorme saab vähemalt käitumuslikult eristada, kuid see pole lihtsalt nii eksperimentaalselt veenev kui inimene, kes otse lõhnast teatab.



haistmis-tun-määrad_suurendatudSel nädalal Plos One'is avaldatud Torino meistrilöök näitab, et üks granaat ei lase kogu linnust alla. Torino eeldas, et suurem molekul nagu muskus, millel on rohkem punkte, mida saab deuteerida, on inimestele paremini tuvastatav. Muskuse molekulid on umbes nii suured, kui jõuate haistmisretseptoritesse. Ligi 300Da (daltonid) kaaluga ei saa enamikku neist vaevalt pidada lenduvateks ja nad kipuvad elama maapinnal või kleepuma puude taoliste objektide külge. Ainult paar molekuli sellest võimsast ja kallist kraamist on vähemalt hirvedele või metssigadele piisavalt palju, et nende maailm ringi käia.

Nende ühendite mitmesuguste ja peenete vormide väljavõtmiseks anumast, milles need on valmistatud, kasutab Torino gaasikromatograafi. Proovi saastumise või lagunemise vältimiseks tarbitakse lõhna- ja maitseaineid sageli masina väljapääsuava juurest võimalikult kiiresti. Uuringu eksperditestijad hindasid deutereerimata proove kirjeldavalt kirbe ja muskusena, samas kui kõik vibratsiooniliselt modifitseeritud proovid said uue iseloomu, mis on püütud ainult selliste sõnade abil nagu pähkline, röstitud, õlise metalliga ja karm .

Isegi nendel eristustel on endiselt subjektiivset õhku ja need teevad arusaadavaks sageli ainult need, kellel on nii terav nina kui ka terav kirjeldav jõud. Kuna vana teooria annab järele raskelt võidetud andmetele, masina tajumine on vahetu heategija, samas kui meie jaoks võib peagi järgneda kunstlik nina, parem taju ja parem arusaam sellest, kuidas me oma maastikumaastiku suuremad reaalsused kokku pakime. Selle salapärase osavuse täielik dekodeerimine jääb sensoorse teaduse viimaseks piiriks. Genoom on täis lugematuid kadunud retseptorvalke, mis on hiljutises evolutsioonis kõrvale jäetud koos meie atroofeerunud primaatide haistmissibulatega. Haistmisorgan on privilegeeritud ajupiirkond, kus uued neuronid pidevalt rändavad ja ühenduvad, muutes selle regenereerimise uurimiseks atraktiivseks piirkonnaks. Koerte kaotatud intuitsioonide lõplik ümberpaigutamine õige tehnoloogia abil rikastab meie inimkogemust viisil, mida me alles praegu ette kujutame.



Copyright © Kõik Õigused Kaitstud | 2007es.com