Emberi orr: Kvantumszagú eszközök

Rózsaszagú orangutánok

A technológia olyan alternatívát adott az emberiség számára, amely a szag kivételével minden érzéket a legjobb. A jelenlegi elméletek képtelenek voltak elszámolni azzal a képességünkkel, hogy a receptorok korlátozott repertoárjából érzékeljük az új szagok végtelennek tűnő változatosságát. Ha egy vegyész egy új, a Földön még soha nem látott vegyületet szintetizál, és szaglási rendszerünk képes felismerni, agyunk élénken gyárt egy teljesen új élményt számára. Egy ember, a Luca Turin nevű parfümőr és biofizikus az elmúlt két évtizedben egy erősen vitatott elméletet készített össze, amely meg akarja magyarázni, hogyan észlelik és transzdukálják a szagokat - átalakítva molekulákból idegi tüskékké. A héten vitathatatlan bizonyítékokat tett közzé, amelyek végleg elhallgathatják számos kritikusát.

carvoneA történelem folyamán az új elméletek elfogadása nem a becsmérlőinek átalakítása révén történt, hanem azért, mert végül is a . Az új belátás gyakran az új elmélet fő érvét alakítja át a legerősebb bizonyítékként. Ilyen például egy adott molekula carvone . Amint a jobb oldali képen látható, a karvon két enantiomerben - más szóval ízekben - jön létre, amelyek egymás tükörképei. Megmagyarázhatatlanul egy enantiomer - a R- forma - fodormenta illata van, míg a S- kömény- vagy kaproszagot alkotnak.



A hagyományos zár és kulcs a szag elmélete szerint az illatosítószerek megegyező receptor zsebekbe kötődnek, amelyek érzékelik az alakokat. Ez az elmélet jól működik a karvon esetében mindaddig, amíg az egyes változatokhoz különböző receptorok vannak. A zár és kulcs koncepció legfőbb korlátja, hogy számos példa létezik, amikor a teljesen más alakú molekulák hasonlóan szagolnak. Például a boránban, amely nem tartalmaz kénkötéseket, még mindig megvan a korhadt tojás szaga, amely általában ezekhez a kötésekhez kapcsolódik. Kiderült, hogy a borán infravörös (IR) vagy rezgési spektrumában hasonló csúcsok vannak, amelyek átfedik a kénkötésekét. Torino azt állítja, hogy amikor egy szagtalanító anyag megkötődik a jobb zsebben, az elektronok alagutazhatnak rajta keresztül, oly módon, hogy a molekula belső rezgésének frekvenciájától függ. A teljes rezgésspektrum fel lenne osztva úgy, hogy mindegyik receptor egy kis tokmányt parancsoljon neki. Ebben az értelmezésben az orr többé-kevésbé kémiai spektroszkóppá válik.





szagló-receptorA carvone problémája Torino elmélete számára az, hogy bár a tükörképek különböző illatúak, azonos infravörös spektrumokkal rendelkeznek. Ennek a látszólagos akadálynak a drámai ellenpontjaként Torino butanolt adott a kapor karvon mintájához, és fodormenta szagúvá tette. A butanolnak ugyanaz a kötése van, mint a karvonban, de elég kicsi ahhoz, hogy a receptor zsebébe csúszhasson. A kritikusok váltást hajtottak végre annak bemutatásával, hogy az acetofenon kis molekula ugyanolyan szagot áraszt az emberek számára, még akkor is, ha a rezgési spektrumát megváltoztatják úgy, hogy egyes hidrogénjeit nehezebb deutérium atomokkal helyettesítik. Ez a szubsztitúció hatására a molekula kötései lassabban oszcillálnak, hatékonyan megváltoztatva a teljes molekula globális hullámzását és az elektronok azon képességét, hogy alagutódjanak rajta. Torino már megmutatta Drosophilában, a gyümölcslégyben, hogy az acetofenon deuterált formáit legalább viselkedés szerint meg lehet különböztetni, de ez csak kísérleti szempontból nem annyira meggyőző, mint egy ember, aki közvetlenül beszámol az illatáról.

szaglás-tun-ráta_nagyítottTorinó ezen a héten a Plos One-ban közzétett mesterképe bizonyítja, hogy egy gránát nem hozza le az egész erődöt. Torino feltételezte, hogy egy nagyobb molekula, mint egy pézsma, több ponttal, amelyeket deuterálhat, jobban kimutatható az emberek számára. A pézsmamolekulák körülbelül akkorák, amennyit el tudsz érni, ameddig képesek beilleszkedni a szagló receptorokba. Közel 300Da (dalton) súly esetén a legtöbbjük alig tekinthető illékonynak, és általában a földön tartózkodik, vagy olyan tárgyakhoz tapad, mint a fák. Csak néhány molekula ebből az erőteljes és drága anyagból, legalábbis az őzek vagy a vaddisznók számára, elegendő ahhoz, hogy megforduljon a világuk.



E vegyületek különféle és finom formáinak kivonására az edényből, amelyben készítették, Torino gázkromatográfot használ. A minta szennyeződésének vagy lebomlásának elkerülése érdekében az illatosítószereket gyakran a lehető leggyorsabban közvetlenül a gép kimeneti nyílásából fogyasztják. A vizsgálatban részt vevő szakértői tesztelők leíró jelleggel értékelték az ivartalanított mintákat ismerősen csípősnek és pézsmasnak, miközben az összes vibrációval módosított minta új karaktert vett fel, amelyet csak olyan szavak rögzítettek, mint például diós, pörkölt, olajos fémes és durva .



Ezek a megkülönböztetések még mindig szubjektívek, és gyakran csak azok teszik érthetővé, akiknek éles orruk és éles leíró erejük is van. Mivel a régi elmélet nehezen nyert adatokhoz vezet, gépi érzékelés közvetlen jótevője lesz, miközben számunkra hamarosan következhet a mű orr, a fokozott érzékelés és annak jobb megértése, hogy miként csomagoljuk be érzékszervi tájunk nagyobb valóságát. Ennek a titokzatos bátorságnak a teljes dekódolása továbbra is az érzékszervi tudomány végső határa. A genomot a legutóbbi evolúció során félretett számtalan megszűnt receptorfehérje, valamint atrófiás főemlős szaglóhagymáink teszik teljessé. A szaglószerv az agy kiváltságos területe, ahol az új idegsejtek folyamatosan vándorolnak és összekapcsolódnak, vonzó régióvá téve a regeneráció tanulmányozásához. A kutya elveszett megérzéseinek megfelelő technológiával történő esetleges átcsoportosítása olyan módon gazdagítja emberi tapasztalatainkat, amilyeneket csak el tudunk képzelni.