Перуница

» » Кто как нюхает?

Природа » 

Кто как нюхает?

Кто как нюхает?

« — Да и вонь же у вас, синьор! — сказал я, входя и кладя чемодан на стол. Смотритель понюхал воздух и недоверчиво покачал головой.

— Пахнет, как обыкновенно,— сказал он и почесался. — Это вам с морозу. Ямщики при лошадях дрыхнут, а господа не пахнут».

Можно только улыбнуться диалогу чеховских героев, если бы не одна из особенностей обоняния — крайняя субъективность восприятия. Все носы нюхают по-своему, но каждый человек убежден, что именно его ощущение запаха правильное.

Мы, люди, обычно не в состоянии объективно оценить запах. А как его ощущают животные, которым ошибки в восприятии запаха могут стоить жизни?

Орган обоняния позвоночных животных до сих пор полон биологических и физиологических загадок. Удивительное начинается уже в эмбриональном периоде. Дело в том, что обонятельный анализатор у зародыша формируется из нервной пластинки и поначалу напрямую связан с нервной системой. Однако вскоре между зачатком органа обоняния и мозгом врастает другая ткань, дающая начало костной и соединительной ткани. С этого момента орган обоняния развивается как бы сам по себе, без видимых воздействий со стороны центральной нервной системы. И все-таки на одной из следующих стадий развития отростки обонятельных клеток каким-то образом находят направление к соответствующей зоне мозга. В своем продвижении эти отростки, образующие обонятельный нерв, не одиноки; им прокладывают путь глиальные клетки, из которых строится оболочка самого нерва. Однако от этого не становится понятнее, как именно нервное волокно находит путь к мозгу.

Глазу, который появляется из тех же зачатков, что и орган обоняния, тем не менее не суждена судьба блудного сына — глаз всегда неразрывно связан с мозгом.


Нос носу — рознь

В органе обоняния выделяют периферическую и центральную части, между которыми есть немаловажное промежуточное звено — обонятельная луковица. В луковице информация, приходящая от рецептора, суммируется и направляется в мозг уже усредненной. Здесь же речь пойдет лишь о строении периферического (воспринимающего) отдела, который непосредственно взаимодействует с пахучими веществами.

Эта часть органа обоняния весьма схожа у всех позвоночных животных. Иначе говоря, носы рыб, лягушек, бегемотов и собак-ищеек устроены почти одинаково.

У рыб орган обоняния облюбовал передний конец рыла. Причем у осетров и акул ноздри не на верхней, как у других рыб, а на нижней стороне рыла. Оба симметричных рыбьих обонятельных мешка проточны — у каждого по передней входной и задней выходной ноздре. Струя воды из передней ноздри идет на так называемую обонятельную розетку и, омыв ее, вытекает наружу через заднюю ноздрю. При движении рыбы вода волей-неволей попадает во входные отверстия и выталкивается через задние ноздри. Если рыба стоит на месте, выручают жабры. Разница лишь в том, что прогоняемая жабрами вода создает некоторое разрежение возле задних ноздрей. Козырьки около рыбьих ноздрей, обычно снабженные мышцами, тоже могут регулировать ток воды через обонятельные мешки.

Малоподвижные рыбы пользуются обонятельным мешком как своего рода помпой. Одна из косточек нижней челюсти при смыкании рта надавливает на обонятельный мешок и вытесняет из него воду. При раскрывании же рта вода снова засасывается в мешок. В этом случае все четыре рыбьи ноздри работают то как входные, то как выпускные. Чтобы принюхаться, этим рыбам надо просто открывать и закрывать рот.

У многопера и кистеперой рыбы передние ноздри наподобие длинных полых щупалец торчат на конце рыла. Эти рыбы могут в буквальном смысле слова просунуть нос в щель.

В обонятельной розетке рыб тесно сгрудились как рецепторные, так и разные нечувствительные клетки. Глубокие складки слизистой оболочки сильно увеличивают поверхность этой розетки. Складки либо расходятся радиально от центра, либо подобно страницам книги параллельны. У рыб многих видов поперек складок идут еще и вторичные и даже третичные складки, придающие им подобие вафли. Однако в любой розетке главенствует важнейший принцип: струя воды должна равномерно обтекать всю поверхность обонятельной выстилки, чтобы все чувствительные элементы могли войти в контакт с пахучим веществом.

У обитателей суши обонятельная полость соединена с дыхательной системой с помощью задней, переместившейся внутрь рта ноздри (ее называют хоаной). Хоана позволяет дегустировать весь вдыхаемый воздух, но вместе с ней появились и сложности, для преодоления которых эволюции пришлось перетасовывать гены не один миллион лет.

Поверхность обонятельной выстилки разных животных, будь то медведи или жирафы, покрыта слоем секрета, защищающим ее от неблагоприятных внешних воздействий и в то же время участвующим в обонянии. На воздухе все в носу быстро сохнет, и, видимо, это и было причиной появления желез, обязанность которых интенсивно увлажнять секретом слизистую оболочку.

С появлением желез чувствительные клетки в носу заметно уплотнились: если у рыбы на одном квадратном миллиметре находится 40 000 рецепторных клеток, то у кролика — втрое больше.

К тому же в носах теплокровных животных появились раковины, над которыми воздух согревается и очищается от пыли. А специальные мышцы могут направлять поток воздуха либо прямо на слизистую оболочку, либо минуя ее. Иными словами, их орган обоняния может «сомкнуть веки», подремать.


Клетка клетке — рознь

У рыб периферический отросток чувствительных к запаху клеток немного выступает над поверхностью обонятельной выстилки. Другой, центральный отросток, посылающий информацию о запахе в мозг, тянется к обонятельной луковице.

С помощью электронной микроскопии нам удалось раздобыть несколько любопытных фактов о тонком строении деталей рыбьего носа. Выяснилось, что не у всех клеток окончание периферического отростка, называемое булавой, одинаково. Одни клетки на булавах несут микроворсинки, другие — реснички.

Однако не это главное. В выстилке можно найти дегенерирующие, то есть отмирающие реснитчатые клетки, а вот микроворсинчатые вроде бы бессмертны — все пышут здоровьем. А ведь то, что чувствительные к запаху клетки постоянно замещаются новыми, было доказано П. Гразиадеем, который проследил судьбу этих клеток, вводя в их ядра радиоактивные метки.

Выяснить истину помогли крохотные компоненты клеток — центриоли, с которых начинается биография ресничек. От ядра клетки центриоли мало-помалу продвигаются к булаве. По пути они дуплицируются, или, попросту говоря, несколько раз удваиваются и приходят в булаву уже солидной группой. В булаве они приближаются к поверхности, и из каждой, как из семечка, вырастает ресничка.

В микроворсинчатых же клетках центриоли сперва держатся около ядра. Но потом они появляются около булавы, и тогда микроворсинки становятся крохотными бугорками, а под ними располагаются центриоли.

Получается, что никаким бессмертием микроворсинчатые клетки не наделены. Просто они еще молодые и развиваются в более зрелые стадии, несмотря на то что в них уже есть воспринимающая и передающая системы и они трудятся на ниве запахов так же, как и их старшие собратья.

Электронная микроскопия позволила выстроить чувствительные клетки в носу рыб в такой ряд: сначала из молодой клетки образуется микроворсинчатая, затем она становится реснитчатой и, наконец, на одной из реснитчатых стадий отмирает. Казалось бы, наведен порядок, но тут сюрприз преподнесли клетки наземных животных. Они начинают свою жизнь сразу с реснитчатых стадий, так сказать, рождаются подростками, но продолжают свое развитие так же, как и у рыб.

Микроворсинчатые рецепторные клетки есть и в носах наземных животных, однако они трудятся в так называемом якобсоновом органе, который обосновался в носовой перегородке и напоминает две симметричные трубки. Чувствительные клетки якобсонова органа ведут себя так же, как и клетки рыб, в них даже появляются центриоли, продвигающиеся со временем к булаве. Но на этом их биография заканчивается — они остаются недорослями.

Древние мыслители говорили, что в одну и ту же реку нельзя войти дважды. Химизм чувствительных клеток, как вода в реке, сегодня не тот, что вчера,— на любой стадии дифференцировки клетка обладает белками, чувствительными только к одной группе запахов. Когда клетка переходит в другую стадию, у нее старые рецепторные белки меняются на новые и клетка реагирует на два разных запаха: на тот, к которому была чувствительна, и к которому подготавливается стать чувствительной. И как тут не сравнить чувствительную клетку с созревающим плодом: сначала он горький, потом кислый, кислосладкий, сладкий... пока не испортится.

Однако почему у обитателей суши молодые «горькие» и «кислые» клетки переместились в якобсонов орган? Наверное, потому, что могут реагировать только на вещества, растворенные в жидкости. Например, змея, «обнюхав» что- то своим не содержащим обонятельных клеток раздвоенным языком, засовывает его кончики в каналы якобсонова органа, где прилипшие к слизи языка пахучие молекулы можно проанализировать. А вот у кролика каналы якобсонова органа выходят в нос, и растворенные в жидкости пахучие вещества просто не могут, минуя воздушную фазу, попасть туда. И все же его якобсонов орган содержит треть всех рецепторных клеток, которые как-то умудряются получить информацию о химическом свойстве интересующих кролика веществ.

У человека нет якобсонова органа, и мы не представляем, какие ощущения в нем возникают. Правда, в эмбриональный период орган начинает развиваться. Думают, будто его роль сводится к анализу состава околоплодной жидкости, а после рождения необходимость в этом отпадает и потому якобсонов орган исчезает.


Ловцы пахучих молекул

При подготовке кусочков обонятельной выстилки для электронно-микроскопического исследования лаборанты невольно смывают секрет с ее поверхности. Так сказать, с водой выплескивается и ребенок. А между тем в обонятельной выстилке два типа клеток выделяют слизь. Одни снабжают нос обширным набором мукоидных агрегатов, которые не распадаются и на поверхности выстилки. Другие клетки выделяют более или менее однородный липопротеидный секрет. То, что оба секрета есть в носах водных и наземных животных, свидетельствует, что состав слизи не зависит от внешней среды.

Можно предположить, что на испещренной микрораковинами и микроканалами поверхности мукоидных агрегатов липопротеиды, располагаясь в один слой, образуют множество комбинаций, соответствующих определенным молекулам запаха, как замочная скважина — ключу. Связывание молекул пахучих веществ и их перенос на чувствительную мембрану возможны лишь при полном пространственном совпадении взаимодействующих точек молекулы одоранта и переносчика. В этом механизме есть что-то от правил мифического Прокруста укладывать схваченных путников на ложе, с той лишь разницей, что молекулы не подгоняются по размерам. Так, уже на периферии диктуется качественное различие запаха.

Схема основных типов клеток обонятельной выстилки рыб. Слева направо: бокаловидная клетка, выделяющая мукоидный секрет; две мерцательные клетки, к которым подходят окончания тройничного нерва (окрашен красным), между ними малая секреторная клетка, выделяющая липопротеидный секрет; далее в последовательные цвета спектра (красный, оранжевый, желтый...) окрашены рецепторные клетки, между которыми расположены опорные клетки; крайняя правая (черная) рецепторная клетка отмирает.

На каждой стадии развития чувствительных клеток в микроворсинках или ресничках сохранена окраска предыдущей стадии, что соответствует еще оставшимся от предшествующей стадии рецепторным белкам. При переходе клеток из ворсинчатой (желтой) стадии в реснитчатую (зеленую) укороченные ворсинки сохраняются на вершине булавы, а в основании появляются реснички. На любой стадии развития рецепторные клетки чувствительны только к определенной группе пахучих веществ.

Группа биохимиков во главе с Е. Фесенко из гор. Пущино из смытого с обонятельной выстилки секрета выделила фракцию, содержащую белковый и нуклеиновый компоненты. Эта фракция способна менять проницаемость искусственной мембраны при воздействии на нее пахучих веществ. По-видимому, секреторные комплексы-переносчики, о которых только что шла речь, и выделенная Фесенко белково-нуклеиновая фракция если не одно и то же, то по крайней мере близкие части одной системы.

В носах водных и сухопутных позвоночных животных обширное место занимают так называемые мерцательные клетки: на их вершинах множество постоянно колеблющихся (мерцающих) ресничек. Эти реснички изгибаются синхронно в одном направлении и как бы организуют движение секрета.

Примечательно же здесь то, что к боковой поверхности некоторых мерцательных клеток примыкают окончания тройничного нерва — одного из главных сенсорных нервов головы позвоночных животных. У тройничного нерва много обязанностей: в его состав входят механорецепторы, терморецепторы, болевые рецепторы... Например, зубная боль у всех животных передается через ветвь тройничного нерва, в то время как другая ветвь посылает импульсы о легчайших прикосновениях к кончикам чувствительного волоса — вибриссы.

Мы не можем даже чихнуть без участия тройничного нерва, хотя и считается, что чихать проще простого.

При перерезке обонятельного нерва животных или поражении его у человека восприятие запахов берет на себя тригеминальная (тройничная — от латинского trigeminus) система. Правда, меняется ощущение, сдвигается спектр воспринимаемых запахов, но различение запаха все-таки есть. Больные люди обычно говорят об этом ощущении, как об эхо, о следе запаха. А вот если к тому же а разрушается тройничный нерв, обоняние чаще всего практически исчезает.

И при всем при том на разные вещества наши две обонятельные системы реагируют по-разному. Например, аммиак и уксусная кислота преимущественно воспринимаются с помощью тройничного нерва, а корица и гвоздика — обычным путем.


Дозорные органа обоняния

Когда в нос попадают чужеродные, вредные вещества, чувствительные клетки усиленно поглощают их. Всего через 15—30 минут чужеродные частицы попадают в обонятельную луковицу, а потом они появляются вокруг луковицы в мягкой мозговой оболочке. Кажется, что чувствительная клетка, втягивая в себя вакуоль с чужеродным веществом, которое может содержать вирусы и бактерии, поступает не лучше, чем троянцы, которые втащили к себе в крепость деревянного коня со спрятавшимися в нем греческими воинами. Устранить этот промах природы пытались раствором сульфата цинка. Смочив им поверхность слизистой оболочки носа, можно разрушить чувствительные клетки. Путь прерывался, а человек переставал на долгое время воспринимать запахи. Но нейрогенный вирус, например полиомиелита, находил себе другие ворота и пробирался в мозг дальним, но надежным путем — через кишечник.

Носовая полость — это по существу сосуд Пандоры, из которого инфекционные начала могут поразить организм. Однако природа предусмотрительно поместила многочисленные глаза недремлющего Аргуса на сей раз не на хвосте мифического павлина, а на самих чувствительных клетках. Эти «глаза» не только распознают все генетически чужеродное, но и связывают его. Поглощенные в носу вещества, попавшие в область обонятельной луковицы, захватывают макрофаги. Информация о вредоносных свойствах этих веществ идет от макрофагов в местные скопления лимфоидных клеток, которые тут же начинают вырабатывать специфические иммуноглобулины. А они в свою очередь направляются на поверхность обонятельной выстилки. Здесь они связываются с молекулами секрета и тем самым наделяют нос устойчивостью к внешним неблагоприятным воздействиям; мало ли в каких условиях придется схватиться с врагом.

Именно благодаря носу организм подбирает ключи к часто встречающимся антигенам окружающей среды — вырабатывает иммуноглобулины. Благодаря им организм оказывается подготовленным к новой встрече с инфекцией. Война с чужеземцами незримая, но она не прекращается всю жизнь, обеспечивая этим нормальную работу чувствительных клеток носа.


Почему станционный смотритель был туг на нос

Спектры запахов, воспринимаемые разными животными, разные. Например, рыбы отлично чуют запах аминокислот, которые для многих наземных животных и человека совсем не пахнут.

Однако эта статья начиналась с утверждения о том, что каждый человеческий нос нюхает по-своему. Может ли так быть? Конечно, нос можно прокурить или отравить ядовитыми веществами — это банальные истины. Заслуживает внимания другое: состояние организма тоже сказывается на чувствительности к запахам. Скажем, если в крови меняется уровень какого-то гормона, то меняется и порог чувствительности или сдвигается спектр воспринимаемых запахов. Например, многие женщины в период менструации или во время беременности остро реагируют на некоторые запахи.

Еще более яркий пример. Запах экзальтолида, применяемого в парфюмерной промышленности, ощущают только женщины. Если же мужчине ввести в кровь женский половой гормон, он тоже начнет чувствовать этот запах. Чувствительность к пахучим веществам зависит и от того, сыт человек или голоден, возбужден или спокоен...

Специалисты исследовали и феномен так называемой запаховой слепоты, когда при нормальной обонятельной чувствительности человек не ощущает какой-нибудь один запах или группу запахов. Он обычно не подозревает, что какой-то запах ему не дано почувствовать — ведь он различает множество других запахов. Запаховая слепота охватывает более двух десятков веществ: тимол, фарнезол, бензилсалицилат, мускус, изовалериановая кислота... Эта кислота, кстати, примечательна тем, что придает поту специфический запах.

Запаховая слепота порождена мутацией, изменившей рецепторный белок. Эта слепота может быть у всех животных. Для некоторых из них не почуять вовремя запах хищника или не найти по следу добычу порой равносильно смерти.

И под конец несколько слов об адаптации к постоянным запахам. У животных, длительное время пребывавших возле источника даже слабого запаха, в обонятельных луковицах, где о нем суммируется информация, начинаются дегенеративные изменения клеток. Пока неизвестно, сколь обратимо это явление.

Если мысленно вернуться к прочитанному, то теперь можно рассудить: несмотря на то что чеховский станционный смотритель принюхался к запаху помещения, а визитер прибыл с мороза, у них были и другие основания относиться к носам друг друга с недоверием.

Е. К. БАХТИН
Химия и жизнь 1982_01

https://www.perunica.ru/priroda/10040-kto-kak-njuhaet.html  



+4


Категория: Природа

Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.