Хотя ученые, изучающие биологические механизмы распознавания запахов, нашли ответы на многие вопросы, существуют еще нерешенные проблемы. В этом лонгриде мы обсуждаем роль обоняния в науке, его генетические и нейронные основы, а также будущее исследований в этой области. Dopmedia.kz представляет сокращенную версию исследования в журнале Knowable на казахском языке.

Генетическая основа обоняния
Одним из самых удивительных аспектов обоняния является его генетическая основа. Обонятельная система человека контролируется примерно 400 различными генами рецепторов запахов. Эти гены составляют 2% из примерно 20 000 наших генов, а это означает, что обоняние является одним из крупнейших генофондов в геноме человека.

Эти гены способны распознавать различные молекулы запаха. Каждый рецептор распознает один или несколько одорантов, и каждая молекула одоранта может влиять более чем на один рецептор. Обонятельная система получает молекулы запаха из нашего носа и направляет их в мозг, позволяя нам распознавать конкретный запах.

Распознавание мозгом и обработка запахов
Когда молекулы запаха попадают в нос, они связываются с рецепторами обонятельного эпителия и посылают сигналы в мозг. Эти сигналы сначала достигают части мозга, называемой обонятельной луковицей, которая анализирует сигналы и отправляет их в обонятельную кору.

Несмотря на сложность этого процесса, ученые до сих пор не до конца понимают, как он работает. Возьмем, к примеру, запах бананов. Запах банана состоит из смеси десятков различных химических веществ, но мозг объединяет эти вещества и распознает их как бананы. Эта удивительная гармония до сих пор остается для нас загадкой.

Начало исследования: основные выводы
Первое открытие обонятельных генов было сделано в 1991 году учеными Линдой Бак и Ричардом Акселем. Это открытие произвело большие перемены в мире науки, и в 2004 году они получили Нобелевскую премию. Их работа проложила путь к изучению молекулярных механизмов обоняния и по сей день является основой многих исследований.

Особенность обоняния в животном мире
У разных животных разное обоняние. Например, у африканских слонов имеется около 2000 генов обонятельных рецепторов, что в пять раз больше, чем у человека. Это указывает на то, что у них особенно развито обоняние, однако большее количество обонятельных рецепторов не обязательно означает лучшее обоняние. В этой области еще остается много вопросов, требующих исследования.

Медико-генетические аспекты обоняния
Потеря обоняния (аносмия) – проблема, существенно влияющая на качество жизни человека. Многие люди временно или навсегда потеряли обоняние во время пандемии COVID-19, что побудило ученых углубиться в эту проблему. Например, хотя вирус SARS-CoV-2 не контактирует напрямую с обонятельными рецепторами, он повреждает опорные клетки, что приводит к потере обоняния.

Исследования показали, что гены обонятельной системы могут быть активны и в других органах, а не только в носу. Например, рецептор Olfr78 экспрессируется в нескольких местах человеческого тела, включая простату и клетки, ответственные за определение уровня кислорода. Это показывает сложность обонятельной системы и других ее функций.

Будущее обоняния: нерешенные вопросы
В области исследований обоняния остается еще много нерешенных проблем. Один из главных вопросов, волнующих ученых, заключается в том, как каждый обонятельный нейрон выбирает единственный ген-рецептор. Ответ на этот вопрос может помочь полностью понять функционирование обонятельной системы.

Кроме того, пока неизвестно, как мозг обрабатывает молекулы запаха и распознает их как специфические запахи. Будущие исследования в этой области откроют новые грани обоняния, что потенциально приведет к медицинским и технологическим прорывам.

Обоняние, казалось бы, часть повседневной жизни человека, но это невероятно сложный процесс. Исследования в этой области выводят нас на новые горизонты с точки зрения генетики, нейробиологии и физиологии. В ближайшие годы несомненно появятся новые технологии и методы для разгадки этих загадок, что будет способствовать не только науке, но и улучшению качества жизни человека. Понимание того, насколько важно наше обоняние, позволяет нам увидеть мир совершенно по-новому.