Плодовые мушки способны обнаруживать тяжелый водород

Опубликовано: 17.07.2020

Новый анализ, проведенный исследователями Греции и США, выявил, что такие насекомые, как плодовые мушки могут делать различие между нормальными и тяжелыми изотопами водорода (дейтерия), что прибавляет значимость новой теории о том, как действует чувство обоняния.

Доктор Эфтимиос Скулакис (Efthimios Skoulakis) из Биомедецинского Научно-исследовательского Центра в Вари, Греция и его коллеги поместили плодовых мушек или дрозофил (Drosophila melanogaster) вместе с ацетофеноном (acetophenone), пахучей молекулой, часто используемой в духах, в лабиринт T-образной формы. В одной ветке лабиринта молекула содержала нормальный водород, в то время как в других водородные атомы в молекуле были заменены дейтерием. Насекомые могли выбрать ветку, которую они предпочитали.

Плодовые мушки, которые известны тем, что обладают сильным чувством обоняния, отдавали определенное предпочтение молекуле с большим содержанием водорода и демонстрировали отвращение к молекуле, содержащей дейтерий, которое возрастало по мере того, как водород заменялся. Когда дрозофил генетически модифицировали, лишив их способности чувствовать запахи, они не проявляли никаких предпочтений.

Доктор Скулакис сообщил, что данные результаты поддерживают новую теорию обоняния, впервые выведенную в 1996 году соавтором Лукой Турином (Luca Turin), биофизиком, который теперь работает в Массачусетском Институте Технологий в Кембридже в США. Новая теория подразумевает, что пахучие вещества обнаружены их вибрациями, а не их формой.

Дейтерий отличается от нормального изотопа водорода тем, что его ядро содержит протон и нейтрон, а не только протон. Это приблизительно удваивает массу атома дейтерия, и так пока у него есть свойства аналогичные тем, что у нормального водорода, большая масса означает, что связующие элементы между дейтерием и другими атомами внутри молекул вибрируют более медленно.

Основная теория того, как работает чувство обоняния, заключается в том, что пахучие молекулы обнаруживаются белками рецептора в обонятельных мембранах благодаря их формам, которые подходят по форме к полости, находящейся в белке, подобно ключу в замке. Если молекула подходит, сигнал посылается в мозг.

Теория Турина же состоит в том, что электроны пахучих веществ способны проникнуть в мембрану рецептора, только если связующие элементы в молекуле вибрируют на точной правильной частоте. Как только пахучее вещество с нормальным водородом будет иметь вибрационные свойства отличные от запаха дейтерия, два компонента будут пахнуть по-разному, даже если их форма будет оставаться той же.

В качестве дальнейшего подтверждения ученые исследовали реакцию дрозофил на нитрилы (nitriles), органические соединения, имеющие аналогичные вибрационные частоты в тех же самых связующих элементах углерода с содержанием дейтерия. Плодовые мушки продемонстрировали отвращение к нитрилам, как и ожидалось.

У людей не была замечена способность, различать составы, содержащие нормальный и тяжелый водород, но доктор Турин сообщил о существовании неопубликованных сведений о наличии данной способности, по крайней мере, у одной собаки, которая игнорирует пахнущее вещество, обнаружив, что молекула содержит дейтерий.

Исследовательский документ был опубликован в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).