Ανθρώπινες μύτες: Κβαντικές συσκευές μυρωδιάς

Ουρακοτάγους μυρίζοντας τριαντάφυλλα

Η τεχνολογία έχει δώσει στην ανθρωπότητα μια εναλλακτική μηχανή που αποδίδει κάθε αίσθηση εκτός από τη μία μυρωδιά. Οι τρέχουσες θεωρίες δεν μπόρεσαν να εξηγήσουν την ικανότητά μας να αντιλαμβανόμαστε μια φαινομενικά άπειρη ποικιλία νέων μυρωδιών από ένα περιορισμένο ρεπερτόριο υποδοχέων. Εάν ένας χημικός συνθέτει μια νέα ένωση που δεν έχει ξαναδεί ποτέ στη Γη και το οσφρητικό μας σύστημα μπορεί να την ανιχνεύσει, ο εγκέφαλός μας κατασκευάζει ζωηρά μια εντελώς νέα εμπειρία για αυτήν. Ένας άντρας, ένας αρωματοποιός και βιοφυσικός που ονομάζεται Luca Turin, έχει συγκεντρώσει τις τελευταίες δύο δεκαετίες μια θεωρία με μεγάλη αμφισβήτηση που επιδιώκει να εξηγήσει πώς εντοπίζονται και μεταφέρονται οι οσμές - μετατρέπονται από μόρια σε νευρικές ακίδες. Αυτή την εβδομάδα δημοσίευσε αδιαμφισβήτητα στοιχεία που μπορεί να σιγήσουν τους πολλούς κριτικούς του για πάντα.

carvoneΣε όλη την ιστορία, η αποδοχή νέων θεωριών δεν έγινε μέσω της μετατροπής των επικριτών της, αλλά επειδή τελικά αυτές ο. Η νέα διορατικότητα μετατρέπει συχνά το κύριο επιχείρημα ενάντια σε μια νέα θεωρία στο πιο ισχυρό αποδεικτικό στοιχείο της. Αυτό συμβαίνει με ένα συγκεκριμένο μόριο γνωστό ως carvone. Όπως φαίνεται στην εικόνα προς τα δεξιά, το carvone έρχεται σε δύο εναντιομερή - με άλλα λόγια, γεύσεις - που είναι καθρέφτες μεταξύ τους. Ανεξήγητα, ένα εναντιομερές - το R- μορφή - μυρίζει δυόσμο, ενώ το ΜΙΚΡΟ- μορφή μυρωδιές από κύμινο ή άνηθο.



Το παραδοσιακό κλειδαριά και κλειδί Η θεωρία της οσμής υποστηρίζει ότι οι οσμές προσδένονται σε αντίστοιχες τσέπες υποδοχέα που ανιχνεύουν σχήματα. Αυτή η θεωρία λειτουργεί καλά για το carvone εφόσον υπάρχουν διαφορετικοί υποδοχείς για κάθε έκδοση. Ο κύριος περιορισμός της έννοιας κλειδώματος και κλειδιού είναι ότι υπάρχουν πολλά παραδείγματα όπου μόρια με εντελώς διαφορετικά σχήματα μυρίζουν παρόμοια. Για παράδειγμα, το βοράνιο, το οποίο δεν έχει δεσμούς θείου, εξακολουθεί να έχει τη μυρωδιά του σάπιου αυγού που σχετίζεται συνήθως με αυτούς τους δεσμούς. Αποδεικνύεται ότι το βοράνιο έχει παρόμοιες κορυφές στο υπέρυθρο (IR) ή το δονητικό φάσμα που επικαλύπτει αυτές των δεσμών θείου. Το Τορίνο υποστηρίζει ότι όταν ένα άρωμα δεσμεύεται στη σωστή τσέπη, τα ηλεκτρόνια μπορούν να διοχετεύονται μέσω αυτού με τρόπο που εξαρτάται από τη συχνότητα με την οποία δονείται το μόριο εγγενώς. Ολόκληρο το δονητικό φάσμα θα χωριστεί με κάθε υποδοχέα να διατάξει ένα μικρό τσοκ. Σε αυτήν την ερμηνεία, η μύτη γίνεται λίγο πολύ χημικό φασματοσκόπιο.



οσφρητικός-υποδοχέαςΤο πρόβλημα που παρουσιάζει το carvone στη θεωρία του Τορίνο είναι ότι παρόλο που οι εικόνες των καθρεφτών μυρίζουν διαφορετικά, διαθέτουν τα ίδια φάσματα IR. Σε ένα δραματικό αντίθετο σε αυτό το φαινομενικό οδόφραγμα, ο Τορίνος πρόσθεσε βουτανόλη σε ένα δείγμα καρβονιού άνηθου και το έκανε να μυρίζει σαν δυόσμο. Η βουτανόλη έχει το ίδιο είδος δεσμού που βρίσκεται στο carvone, αλλά είναι αρκετά μικρό για να γλιστρήσει μαζί με τις τσέπες του υποδοχέα. Οι κριτικοί άλλαξαν ταχύτητες αποδεικνύοντας ότι το μικρό μόριο ακετοφαινόνη μυρίζει το ίδιο για τον άνθρωπο ακόμη και όταν το δονητικό φάσμα του αλλάζει αντικαθιστώντας μερικά από τα υδρογόνα του με βαρύτερα άτομα δευτερίου. Αυτή η υποκατάσταση αναγκάζει τους δεσμούς του μορίου να ταλαντεύονται πιο αργά, αλλάζοντας αποτελεσματικά την παγκόσμια κυματομορφή ολόκληρου του μορίου και την ικανότητα των ηλεκτρονίων να διοχετεύονται μέσω αυτού. Το Τορίνο είχε ήδη δείξει στη Drosophila, τη μύγα των φρούτων, ότι οι δευτεριωμένες μορφές ακετοφαινόνης μπορούσαν να διακριθούν τουλάχιστον συμπεριφορικά, αλλά αυτό δεν είναι τόσο πειραματικά πειστικό όσο ένας άνθρωπος που αναφέρει άμεσα τι μυρίζει.

olfaction-tun-Rates_magnifiedΤο masterstroke του Τορίνο, που δημοσιεύτηκε αυτήν την εβδομάδα στο Plos One, δείχνει ότι μια χειροβομβίδα δεν καταστρέφει ολόκληρο το φρούριο. Το Τορίνο υπέθεσε ότι ένα μεγαλύτερο μόριο όπως ένας μόσχος, με περισσότερα σημεία που θα μπορούσαν να είναι δευτεριωμένα, θα ήταν πιο ανιχνεύσιμο στους ανθρώπους. Τα μόρια μόσχου είναι τόσο μεγάλα όσο μπορείτε να φτάσετε στο βαθμό που μπορούν να χωρέσουν μέσα στους οσφρητικούς υποδοχείς. Σε βάρος περίπου 300Da (daltons), τα περισσότερα από αυτά δύσκολα μπορούν να θεωρηθούν πτητικά και τείνουν να μένουν στο έδαφος ή να κολλάνε σε αντικείμενα όπως τα δέντρα. Μόνο μερικά μόρια αυτού του ισχυρού και ακριβού υλικού είναι, τουλάχιστον για τα ελάφια ή τον αγριογούρουνο, αρκετά για να κάνουν τον κόσμο τους να γυρίσει.



Για την εξαγωγή των διαφόρων και λεπτών μορφών αυτών των ενώσεων από το δοχείο στο οποίο παρασκευάστηκαν, το Τορίνο χρησιμοποιεί έναν αέριο χρωματογράφο. Για να αποφευχθεί οποιαδήποτε μόλυνση ή υποβάθμιση του δείγματος, οι οσμές συχνά καταναλώνονται απευθείας από τη θύρα εξόδου του μηχανήματος το συντομότερο δυνατό. Οι ειδικοί δοκιμαστές στη μελέτη αξιολόγησαν περιγραφικά τα μη υπολογισμένα δείγματα ως οικεία και μυώδη, ενώ όλα τα δονημένα τροποποιημένα δείγματα πήραν νέο χαρακτήρα που συλλήφθηκε μόνο μέσω λέξεων όπως καρύδι, ψητό, λιπαρό μεταλλικό και σκληρό.

Ακόμη και αυτές οι διακρίσεις εξακολουθούν να έχουν έναν αέρα υποκειμενικότητας και συχνά γίνονται κατανοητές μόνο από εκείνους που διαθέτουν τόσο έντονη μύτη όσο και οξεία περιγραφική δύναμη. Καθώς η παλιά θεωρία αποδίδει σκληρά δεδομένα, ανίχνευση μηχανών θα είναι ο άμεσος ευεργέτης, ενώ, για εμάς, η τεχνητή μύτη, η ενισχυμένη αντίληψη και η μεγαλύτερη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο συσκευάζουμε εσωτερικά τις μεγαλύτερες πραγματικότητες του αισθητήριου τοπίου μας ενδέχεται να ακολουθήσουν σύντομα. Η πλήρως αποκωδικοποίηση αυτής της μυστηριώδους ικανότητας παραμένει το τελευταίο όριο της αισθητηριακής επιστήμης. Το γονιδίωμα είναι γεμάτο με αμέτρητες πρωτεΐνες αποσυμπιεστών υποδοχέων που απορρίφθηκαν κατά την πρόσφατη εξέλιξη μαζί με τους ατροφισμένους οσφρητικούς βολβούς πρωτευόντων. Το οσφρητικό όργανο είναι μια προνομιακή περιοχή του εγκεφάλου όπου νέοι νευρώνες μεταναστεύουν συνεχώς και διασυνδέονται καθιστώντας το μια ελκυστική περιοχή για τη μελέτη της αναγέννησης. Η τελική ανακατανομή των χαμένων διαισθήσεων του σκύλου μέσω της κατάλληλης τεχνολογίας θα εμπλουτίσει την ανθρώπινη εμπειρία μας με τρόπους που μπορούμε τώρα να φανταστούμε.

Copyright © Ολα Τα Δικαιώματα Διατηρούνται | 2007es.com