Добрый день, друзья! Сегодня мы с вами узнаем, пожалуй, о самой древней системе, поставляющей нам информацию из окружающего мира. Она есть как у одноклеточных организмов, так и у нас с вами – практически у всех представителей животного мира.
Давайте сперва вспомним, какие каналы восприятия у нас есть?
Верно, их всего 5 – зрение, обоняние, слух, осязание и вкус. Как вы думаете, какая из них присуща почти всем живым организмам? Верно, это обоняние. Но далеко не у всех животных есть нос – и он, и его форма, практически не играют роли в самом восприятии запахов. Здесь все дело в том, что находится внутри носа.
Скажите пожалуйста, частью какой системы являются наши каналы восприятия? Правильно, нервной. А значит и сигналы из окружающей среды будут получать нервные клетки – нейроны. Когда ученые заглянули через микроскоп, чтобы посмотреть, как устроены обонятельные нейроны разных живых созданий, они обнаружили, что они внешне удивительным образом схожи. Меняется форма, так сказать, «носа». Тем более удивительно, что такие похожие картинки принадлежат человеку, насекомому и кольцевому червю – а по сложности эти организмы, как вы знаете, очень сильно отличаются.
Вы наверняка слышали, что у человека обонятельная система способна распознавать существенно меньшее количество запахов, чем у животных. Давайте посмотрим, почему так произошло, отследив, как животные эволюционировали. Как вы думаете, какой тип организмов возник первым? Правильно, это одноклеточные. Какие органы чувств были доступны им? Рта у них не было, ушей тоже, и тем более, такой сложной системы, как глаза. Но ведь еду им искать как-то надо было? И эволюционно в более выигрышном положении оказались те организмы, которые обучились хемотаксису – восприятию растворенных веществ в окружающей водной среде. Причем не только с точки зрения питания – понятно, что молекулы пищевых веществ помогали им находить источник пищи. А вот молекулы вредных для них веществ – например, выделения недружественных им организмов, выступало для них сигналом поскорее отползать подальше.
Представьте себе, что клетки нашего организма общаются между собой подобным образом – с помощью веществ, называемых гормонами. Это своеобразные слова, которые выпускает в окружающую среду одна клетка, и понимает другая. Другим примером могут быть эйкозаноиды – именно они выделяются клетками, когда вы поранились или ушиблись – это сигналы SOS, которые поврежденные клетки посылают лейкоцитам и макрофагам, чтобы те помогли им справиться с инфекцией.
Спустя некоторое время живое продолжило эволюционировать, и, в конце концов, выбралось на сушу. Нашими предками были млекопитающие существа, которые появились еще во времена динозавров. Обилие ящеров вокруг не позволяло им свободно гулять среди бела дня, поэтому они активничали в основном ночью. Зрение в этих условиях – плохой помощник, так как оно не работает без света. И здесь вся надежда на слух, обоняние и осязание.
Еще спустя некоторое время, обоняние стало терять главенствующие позиции среди органов чувств. Тогда, когда наши предки научились лазать по деревьям. Ночной режим бодрствования пришлось сменить на дневной, т.к. в темноте прыгать с ветки на ветку неудобно. И здесь обоняние ушло на второй план – вперед вырвалось зрение, чтобы аккуратно и точно перемещаться, высматривать пищу или саблезубого тигра. Обоняние стало инструментом определения качества пищи и коммуникации с помощью специальных веществ. Помните мы с вами говорили про гормоны? Они выделяются внутри организма. А еще есть феромоны – вот они выделяются наружу, и с помощью них животные подают друг другу сигналы – об окружающей обстановке, о размножении или необходимости в заботе друг о друге.
Кстати, вы когда-нибудь задумывались, почему цветы и фрукты пахнут приятно для нас? Это результат приспособительного механизма растений – они используют животных-опылителей для переноса пыльцы, и с течением времени подстраивают свой аромат под запах их феромонов – и память о приятности ароматов заложена в нас еще с тех далеких времен.
Мы с вами посмотрели на эволюцию обоняния в целом – а теперь давайте приблизим объектив нашего воображаемого микроскопа на сам процесс восприятия запахов – как он все таки происходит? Когда мы берем в руку мандарин, то маленькие мандаринки залетают к нам в нос? На самом деле, нет, но это недалеко от правды – вместо микродолек мандарина к нам в нос попадают молекулы летучих веществ. Обращали внимание, что камни практически не пахнут? Все дело в том, чтобы запах вещества был ощутим, необходимо, чтобы оно начало испаряться и попадать в воздух, а с воздухом уже и внутрь нас – только тогда мы сможем уловить запах. Причем нам достаточно всего одно молекулы вещества на десятки молекул воздуха, чтобы распознать запах.
А что в этот момент происходит внутри нас? Давайте сперва оценим ситуацию в общем, а потом остановимся на каждом этапе подробнее. В нашем носу есть небольшой участок, он располагается примерно на уровне глаз – там есть область площадью от 2 до 4 кв сантиметров. В нее встроены так называемые обонятельные нейроны. Они связаны нервными волокнами с областью мозга – обонятельными луковицами, куда и отправляют сигнал о запахе вещества. А уже луковицы рассылают этот сигнал по мозгу, чтобы он занимался узнаванием запаха и принятием решения – реагировать на запах или нет.
Ну что ж, давайте заглянем в нос. Внутри него, как я уже говорил, есть чувствительная к запахам область – она покрыта слизью, в которую нейроны выпускают отростки. Они усеяны обонятельными рецепторами – белками, способными распознавать одорант – пахучее веществ. В слизи плавают специальные помощники обонятельных нейронов – связывающие белки. Они как курьеры, хватают пахучие молекулы и несут их к рецепторам – чтобы ни одна не потерялась. А еще есть белки мусорщики – когда нейрон распознал одорант, то он становится больше не нужен, и белки-сборщики собирают и утилизируют их. И таким образом обонятельные нейроны не замусориваются и остаются готовыми воспринимать новые запахи. И вот мы с вами подошли к причине того, почему у собак и других животных обоняние острее, чем у человека: просто-напросто у человека чувствительная область, воспринимающая запахи, гораздо меньше, чем у других животных.
После того, как нейрон распознал одорант, он возбуждается и передает импульс выше. Куда?
В самую настоящую обонятельную нейросеть. Через костную перегородку по волокнам обонятельного нерва импульс передается в гломерулы – клубки, в которые сходится сигнал от нейронов одного типа. Обратите внимание, гломерулы покрашены разными цветами – и они принимают сигнал от нейрона только того же цвета. Как вы думаете, что символизирует цвет на этой картинке? Тип нейрона, устанавливаемый по тому, какие молекулы он распознает – запахи, как и видимый свет, тоже состоят из компонентов – их называют моноодоранты. Так вот один нейрон настроен на восприятие только одного моноодоранта, а гломерулы собирают сигналы только от нейронов одного типа.
Природные запахи достаточно сложны – они представляют собой композиции из разных веществ, которые по разному активируют нейроны разных типов. А вслед за этим возникает характеристический узор активации гломерул – можно представить, что они активируются, как пиксели на экране, и для каждого запаха формируется штрих-код, передаваемый в мозг. На этом этапе также можно увидеть, почему у человека обоняние хуже, чем у животных: разрешение, то есть, количество пикселей нашего анализатора запахов – всего 350 гломерул. У животных же их 1000. Таким образом, человек может различить до 10 тыс запахов, а собака – до 2 млн.
И уже после того, как информация о запахе была закодирована в обонятельной луковице, она идет по двум путям параллельно. Исторически более древний – в гипоталамус. Он отвечает на неконтролируемые физиологические реакции, и будь мы обезьяной, почувствовавшей запах тигра, мы бы пустились бежать, сломя голову – хотим мы этого, или нет.
А вот вторая дорожка сигнала о запахе ведет в гиппокамп и обонятельную кору. Здесь запах сличается с тем, что у нас уже есть в памяти – знаком нам он, или нет? Через область памяти запах может также вызвать у нас воспоминания, а затем и эмоциональную реакцию на них. Запахи весны – сирени, травы и нагретого асфальта прочно у меня ассоциируются с летними каникулами, походами на природу и вызывают приятное ощущение. То есть, благодаря образу в памяти о запахе в моем организме пошли гормональные реакции, вызвавшие чувство удовольствия. А вот запах из кабинета стоматолога для меня, как запах тигра для обезьяны – хочется убежать, но благодаря развитой у нас лобной доле мозга, я понимаю, что не стоит этого делать, если я хочу без проблем наслаждаться вкусной и ароматной пищей.
Спасибо, что дочитали до конца! Хорошего вам дня, приятных ароматов и до новых встреч😉