- principal
- Articole
- Științele vieții
- Alte științe ale vieții
- Mirosul - cel mai vechi dintre simțuri
Simtul mirosului ne permite să se bucure de miros plăcut, și, uneori, este capabil de a salva viața noastră: să nu bea oțet în loc de vodca, sugerează că nu ar trebui să mănânce plăcintă cu chestii mucegăit, sau vă reamintesc că nu poți răsturna un comutator atunci când mirosul de gaz. Cu toate acestea, mirosurile care ne înconjoară au proprietăți pe care mulți, probabil, nici nu le bănuiește.
Ceva asemănător mirosului omului există chiar și în microorganisme: chemotaxis - capacitatea de a se deplasa la surse de hrană și departe de substanțe periculoase - toate animalele mobile unicelulare expuse. Dar să sărim peste 3,5 miliarde de ani de evoluție a mirosului și să mergem direct la mamifere și la oameni.
Pentru mai multe animale simțul mirosului este cel puțin la fel de importantă sursă de informații decât vederea și auzul, orice iubitor de câine știe că câinii sunt pierdute atunci când se ocupă cu proprietarul beat: arată, și el spune același lucru, și miroase destul de diferit! Și nu de la „evacuare“ (mirosul de vopsea, hering, etc de o astfel de acțiune nu are), ci pentru că, împreună cu restul de biochimie de alcool schimbă compoziția de sudoare și, prin urmare, imperceptibil pentru nuanțele nas umane ale miros individuale.
Pentru noi și pentru tine, abilitatea de a simți și de a distinge mirosurile, la prima vedere, nu este atât de importantă. Uneori chiar se împiedică: toată lumea își poate aminti situația când era gata să dea jumătate de împărăție pentru că nu simțea mirosul unui vagabond sau al unui coleg de gunoi care mâncase în cărucior. Deși fără plăcerea mirosului de flori, băuturi spirtoase, mâncare și multe alte arome, lumea ar pierde mult, pentru un om simțul mirosului este pe locul patru în seria celor cinci simțuri. Din cauza viziunii, obținem cel puțin 90% din informația despre lumea din jurul nostru și, fără ea, oamenii folosesc senzații și auzuri tactile pentru a se orienta în spațiu și pentru a recunoaște obiectele vii și non-vii.
Principalele mecanisme ale muncii simțului mirosului, oamenii de știință au descifrat destul de recent. Acest decalaj se datorează nu numai subestimării importanței rolului său în viața umană, ci și a complexității extreme a dispozitivului receptorilor olfactivi.
Datorită falduri, în formă de pieptene, suprafața totală a epiteliului olfactiv la om este de 5-10 cm 2. La al doilea turn al sistemului olfactiv localizat, conform unor surse 10 la 50 milioane de celule, cu înregistrarea mirosurilor. La animale, numărul lor este de obicei mult mai mare. De exemplu, epiteliul olfactiv al câinilor de ovine conține până la 220 milioane de celule receptor.
Receptorul olfactiv este o celulă senzorială (sensibilă) a nervului, din care se dezvoltă două procese. Pentru cavitatea nazala - dendrite mai scurt (sensibil neuron excrescență) având cel puțin 10 capete cilia din care pe suprafața epiteliului olfactiv și pătrund în învelișul său de mucus. La creier - procesul motorului mai lung (de transmisie), axon, Axon împletirea cu alti neuroni olfactiv in fir nervului olfactiv care trece prin găuri în osul etmoid al craniului bulbului olfactiv - o structura creierului care efectuează preprocesare informații despre mirosuri. Bulbul olfactiv este mai mare, sentimentul mai acut al mirosului animalului, astfel încât câinii dresați este considerabil mai mult decât în dimensiunea mult mai mare a creierului uman.
Din becul olfactiv, impulsurile nervoase intră în zonele primare și apoi cele mai mari ale olfactivului din cortexul cerebral care formează un sens conștient al naturii și intensității mirosului. Punctul final pentru prelucrarea datelor despre miros este sistemul limbic care reglementează răspunsurile emoționale și comportamentale ale corpului.
Cum funcționează?
Moleculele de substanțe aromatice care se încadrează de curentul de aer în cavitatea nazală, se dizolvă în mucus care acoperă epiteliul olfactiv, si interactioneaza cu proteinele receptorilor continute in membrana cilia a neuronilor olfactiv. Această interacțiune modifică permeabilitatea ionică a membranei celulare și generează un impuls electric care este transmis de-a lungul axonului nervului olfactiv celulele continua pana cand neuronii motori ai măduvei spinării, mușchii comenzilor de degete clemă pentru nas și să depășească - sau invers.
Abordarea tradițională a studierii mecanismelor de funcționare a receptorilor olfactivi a fost măsurarea activității anumitor neuroni ca răspuns la diverși stimuli. În acest scop, electrozii au fost conectați la nervii olfactivi ai animalelor și i-au permis să inhaleze diferite substanțe. Ca rezultat, a fost posibil să se afle că numai unul și același neuron poate reacționa la diferite substanțe, însă mecanismele care stau la baza acestui proces au rămas mult timp de neînțeles.
Buck și Excel au ales o abordare fundamentală nouă - au apelat la o genetică rapidă în curs de dezvoltare și au început să caute genuri a căror activitate este înregistrată exclusiv în epiteliul olfactiv. Inițial, experimentele lor au fost de asemenea nereușite, pe care Excel le-a explicat prin existența unui număr imens de proteine ale receptorilor, reacția fiecăruia dintre acestea la un anumit miros este prea slabă pentru a fi detectată de metodele existente.
Pentru a face față acestei probleme, oamenii de știință au ajutat la inventarea schemei Buck, cu ajutorul a trei ipoteze reduse foarte mult domeniul de căutare. Conform primei ipoteze, pe baza disponibile la acel moment fapte științifice disparate uite trebuie doar gene de proteine care au anumite similitudini cu rodopsinei - proteină receptor, prin care se formează un impuls electric in retinei celulele vergea ochi fără a distinge culorile, și receptiv la Modificarea iluminării și asigurarea vizibilității crepusculului. In plus, proteinele dorite au fost tratate cu aceeași familie și genele care le codifică - devin active numai in celulele epiteliului olfactiv.
La șobolani cu gene care îndeplinesc toate cele trei criterii, au existat aproximativ o mie - aproximativ 1% din genomul total. Fiecare genă de șobolan sutime este implicat în recunoașterea mirosurilor, ceea ce indică importanța extremă a sistemului olfactiv de rozătoare - rude apropiate de primate: filiala noastră pe arborele evoluției divergenta în urmă cu aproximativ 25 de milioane de ani. Căutarea în biblioteci ADN vor fi găsite în genomul de alte specii (șoareci, salamandre, somn, câini, oameni și alte animale) gene analogi înrudiți cu simțul primar al mirosului. Cu toate acestea, spre deosebire de majoritatea animalelor, în care cea mai mare parte a acestor gene sintetiza corect proteinele corespunzătoare din diferite specii maimutele inactiv 28-36% genelor proteinelor de receptori olfactivi, și în om - aproape 60%. Aparent, mutațiile care blochează activitatea genelor de receptori olfactivi, a început să se acumuleze din momentul în care simțul simț al mirosului pierdut importanța pentru supraviețuirea strămoșilor umani apelike.
Studiul suplimentar al sistemului de organe olfactive a arătat că fiecare neuron receptor individual poate recunoaște o mulțime de molecule mirositoare, fiecare dintre acestea activând diferiți receptori proteici pe suprafața membranei. Un astfel de sistem de codificare combinatorial de semnale permite recunoașterea cantității de arome practic nelimitate.
În plus, efectul poate fi cauzat de o modificare a structurii spațiale a moleculelor. De exemplu, mirosul chimion și uleiul de mentă (de mentă cunoscută se deosebește absența senzație de răcire și miros mai puțin iute) furnizează d-carvona, și l-carvona - chirale (din χειρ grecesc - «mana") izomeri, molecule cu compoziție chimică identică, care diferă unul față de celălalt, ca obiect din imaginea sa oglindă.
În plus, mai multe molecule activează o gamă mai largă de receptori, ceea ce face ca aceeași substanță să miroasă diferit în funcție de concentrație.
Cel mai uimitor exemplu este skatolul, un compus heterociclic format prin descompunerea compușilor proteici și dând un miros specific fecalelor. În același timp, în concentrații mici scatolul are un miros plăcut și face parte din produsele de parfumare și esențele alimentare.
Cele mai versatile în această privință sunt aldehidele. Astfel, aldehidă cocos într-o concentrație mică nu miros de nucă de cocos, piersici și caise sau miros și asupra anisaldehidă de diluare ca parfum simțit fân proaspăt, șolduri și flori de paducel.
Compușii care conțin sulf mai neplăcute mirositoare includ substanțe, începând cu cel mai simplu - hidrogen sulfurat H2 S. «Champions“ printre ele sunt considerate mercaptani. Amestecul lor oferă un miros de un jet de skunk de la care o persoană poate leșina. Mercaptani conferă o aromă unică de varză putred și interne de gaze: gaze naturale nu miros, și din motive de siguranță, adaugă un pic izoamilmerkaptana. Compuși ai sulfului bisulfura dialil (CH2 = CH-CH2) 2 S2 și alicina CH2 = CH-CH2-S--SO CH2-CH = CH2 furnizează un miros înțepător de usturoi si ceapa miros component de bază - allilpropildisulfid CH2 = CH-CH2-S -S -CH2-CH-CH3. În ele însele usturoi și ceapă (aparținând genului Allium) alil întrebat: ea atunci când se taie de enzimele devin numeroase molecule de cisteină aminoacizi conținând gruparea -SH sulfhidril. O caracteristică a acestor disulfuri este faptul că mirosul este practic imposibil de a obține audio scape cu ajutorul pastei de dinți sau apă de gură. Faptul că acești compuși, care penetrează prin peretele intestinal in fluxul sanguin, sunt răspândite pe tot corpul, inclusiv plamanii, unde ies în evidență cu aerul expirat.
Miros în viața noastră
Cel mai important este simțul mirosului din primele minute ale vieții unei persoane, pentru că numai datorită lui copilul îi recunoaște mama și găsește un sân care miroase laptele. În următoarele câteva luni, până când viziunea copilului este suficient de acută, lumea înconjurătoare percepe în principal prin mirosuri. Pe măsură ce creșteți și formează alte organe de simț, simțul mirosului își pierde semnificația. În același timp, apare atrofia (dispare) a fibrelor nervului olfactiv. Pe parcursul primului an de viață a acuității olfactive umane este redusă cu 40-50%, și mai mult viteza și gradul de deteriorare a capacității de a recunoaște mirosuri depinde de individ, sexul, stilul de viață și impactul diverșilor factori de mediu. De exemplu, la începătorii fumătorilor capacitatea de a distinge mirosurile este redusă cu 50-60%, după care este restabilită cu 20-30%. Odată cu abandonul fumatului apare hiperosmia - claritatea simțului mirosului crește cu aproximativ 20% comparativ cu originalul.
Se crede că o persoană este mai sensibilă la mirosuri neplăcute. Aproape întotdeauna, așa cum neplăcut noi percepem mirosuri, semnalizare despre pericol: nu mâncați carne stricată sau fructe stricate, stai departe de hidrogen sulfurat, clor, amoniac, nu plonja în fecale - ele pot fi ouă de viermi, Entamoeba histolytica și alte holeră. Aceia dintre strămoșii noștri (acoperiți cu cântare, nu cu lână), în care astfel de asociații nu au apărut, au eliminat selecția naturală. Deși există excepții - de exemplu, usturoiul, care intră complet sub proverbul folk "nu miroase" :)
Cu toate acestea, substanțele pe care le putem simți în cele mai scăzute concentrații, miroase frumos. Titularul de înregistrare pentru o lungă perioadă de timp a fost considerat a fi vanilină: poate fi mirosit la o concentrație de 2 × 10-11 g într-un litru de aer. Cu toate acestea, mai recent, a devenit clar că unul dintre izomeri ai substanței chirale numit lactona vin (el atașează vinuri dulci de nucă de cocos aromă), se simte la o concentrație de două mii de ori mai puțin: un stotrillionnaya (10 -14) grame la 1 litru de aer. Un parfum izomerul său oglindă (în figură - la dreapta) poate fi simțit doar la o concentrație de 11 ordine de mărime mai mare - 1 mg / l.
Femeile în general au un sentiment mai acut de miros, care persistă până la o vârstă mai înaintată. Cu toate acestea, în mod paradoxal, profesiunile asociate cu discriminarea mirosurilor sunt exclusiv masculine. Faptul este că schimbările din fondul hormonal în timpul ciclurilor lunare ale corpului feminin afectează activitatea diferitelor organe și sisteme, inclusiv sistemul olfactiv. Ca urmare, la începutul ciclului, femeile dezvoltă adesea hiposmie temporară - o scădere a sensibilității la mirosuri. Acest lucru nu este observat atunci când se iau contraceptive hormonale care mențin un fond hormonal constant în organism, dar este evident că administrarea de pastile nu poate fi o condiție obligatorie pentru angajare.
Fără miros, mâncarea noastră ar deveni aproape fără gust. papilele gustative umane diferențiază doar patru senzații: dulce, sarat, acru si amar, iar restul o varietate de arome diferite de alimente și băuturi oferă o combinație de compuși aromatici. Atunci când o răceală rău, atunci când cornetul superior „înfundate“ și care conțin arome de aer pentru a le pur și simplu nu primesc, totul pare fără gust și deloc apetisanta. Experimentele au arătat că, în cazul în care o persoană cu un nas prins și încă legat la ochi, să-l priva de asociații vizuale de a utiliza produsele, este puțin probabil să fie în măsură să distingă un măr de cartofi sau de vin roșu de cafea.
Mirosurile pot schimba activitatea diferitelor sisteme de corp. Cel mai evident exemplu este creșterea producției de saliva și sucuri digestive din mirosurile alimentare. mirosurile neplăcute și Sharp (de exemplu, amoniac) crește tensiunea arterială și accelerarea bătăilor inimii și plăcută - Invers, o presiune mai scăzută, puls lent și pot determina o creștere a temperaturii pielii care relaxeaza si calmeaza uman.
Încă o întrebare, probabil, cea mai misterioasă în știința mirosurilor, este rolul lor în comportamentul sexual al lui Homo sapiens. Vom vorbi despre acest lucru în următorul articol.