Недавно ученые из Греции доказали, что при распознавании запахов для рецепторов важна не только форма молекулы вещества, а еще и характер колебания в ней атомов. Участники экспериментов сразу отличили запах обычного мускуса от его аналога, где вместо водорода был изотоп дейтерий. Получается, что при обонянии играют роль некоторые квантовые эффекты.
Традиционно считается, что-то, что возможно в микромире, не имеет место быть в макромире и наоборот. То есть многие эффекты, которые описывает квантовая механика, в отношении макроскопических объектов себя не проявляют. Так, например, невозможно представить себе проявления квантовой запутанности в отношении двух людей, живущих в разных квартирах, а вот для двух частиц, находящихся далеко друг от друга, она вполне работает. Конечно, встречаются и исключения (например, квантовые эффекты проявляются в таком макроскопическом объекте, как лазерный генератор), однако они весьма редки.
В последнее время многие ученые предполагают, что некоторые квантовые эффекты могут иметь значение не только для микромира. Они могут проявятся в рецепции живых существ. Например, не так давно было доказано, что при помощи таких эффектов может работать так называемый "встроенный компас" птиц (подробнее об этом можно прочитать в статье "Перелетные птицы посрамили физиков"). В то же время уже давно предполагалось, что и обоняние может иметь квантовую природу.
Впервые эта гипотеза появилась еще в прошлом веке. До этого считалось, что за восприятие запаха отвечает форма молекулы — именно ее и оценивает обонятельный рецептор. Грубо говоря, именно от формы запаховой молекулы и зависит успешность ее контакта с рецептором. То есть, к примеру, если на него опустится молекула-шарик, то он почувствует один запах, а если молекула-куб, то другой. Однако опыты показали, что подобное бывает далеко не всегда.
Возьмем, к примеру, всем нам известный запах тухлых яиц. Его вызывают молекулы, в составе которых имеются водород и сера. Так вот, пространственная конфигурация данных молекул может быть весьма и весьма различной, однако эффект они производят один и тот же — весьма неприятный и удушливый запах. Поэтому ученые предположили, что, видимо, здесь играют роль еще какие-то факторы — например, квантовые эффекты.
Читайте также: Ученые на пикосекунду "запутали" алмаз
Суть ее заключается в следующем — скорее всего, рецепторы могут улавливать какие-то колебания атомов в запаховых молекулах, а это, в свою очередь, провоцирует в них так называемый туннельный эффект. Напомним, что столь мудреным термином называется преодоление частицей потенциального барьера в случае,когдаееполнаяэнергия(остающаяся притуннелировании неизменной) меньше высоты барьера. Проще говоря, если в микромире шарик вдруг закатится в ямку и остановится в ней, то он не сможет выбраться оттуда, если его не подтолкнуть. А вот в микромире такое вполне возможно — если, например, снаружи от потенциального барьера уровень напряженности энергетического поля ниже, чем энергия, которой обладает частица, у нее имеется шанс выбраться из этой "ямки", даже тогда, когда реальной кинетической энергии этой частицы недостаточно для этого.
Однако любая гипотеза имеет невысокую ценность до тех пор, пока она не проверена экспериментальным путем. И вот в 2004 году ученые решили провести такой опыт — они изготовили две молекулы ацетофенона, причем в одну из них был помещен вместо обычного водорода его изотоп дейтерий. В результате этого колебания атомов в данных молекулах были различными. Тем не менее, надежды сторонников квантовой теории обоняния тогда не оправдались — принявшие участие в эксперименте добровольцы вообще не почувствовали разницы между обычным ацетофеноном и его дейтерированным аналогом.
Однако ученые не сдавались, и в 2011 году опыт был повторен на плодовых мушках дрозофилах (Drosophila melanogaster). Эти насекомые, в отличие от людей, сразу же отличили обычный ацетофенон от его дейтерированного "собрата". И вот совсем недавно исследователи из Биомедицинского исследовательского центра им. Александра Флеминга (Греция) дроказали, что люди тоже могут отличать по запаху молекулы веществ с изотопами. На этот раз биохимики использовали не ацетофенон (его молекула им показалась слишком маленькой для наших рецепторов), а мускус. И, как и положено, в части молекул этого весьма приятно пахнущего вещества водород был заменен на дейтерий.
Исследование, о котором ученые рассказали в статье, опубликованной в журнале PLoS ONE, показало, что добровольцы смогли отличить по запаху нормальный мускус от его дейтерированного аналога. Получается, что и наши рецепторы тоже могут ориентироваться на колебания атомов в запаховых молекулах. Однако исследователи считают, что теорию квантового обоняния нельзя считать окончательно доказанной — нужны новые эксперименты с другими веществами.
Читайте также:Успехи в любви зависят от нашего нюха
Тем не менее, уже сейчас можно сказать, что иногда квантовые эффекты все-таки играют роль при распознавании запахов. Впрочем, пока что доказано лишь то, что для рецепторов важна не только форма молекулы, а еще и характер колебания в ней атомов. Ну, а приводит ли это к туннельному эффекту или нет, пока что непонятно…
Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"