Секрет аромата. От молекулы до духов. Как запах становится произведением искусства - Лука Турин

Должно быть возможно создание любого запаха из комбинации основных, но этого очевидно не происходит. Теория основных запахов Эмура, несомненно, до сих пор снится бухгалтерам, работающим в парфюмерных компаниях, которые с удовольствием сократили бы реестр необходимых материалов с двух тысяч до семи. Одним живучим последствием классификации Эмура является идея связи «структура-запах» для категории камфоры. Эмур предположил наличие полусферической ямки как места рецептора, в которую плотно входят молекулы камфоры и других камфорных запахов, таких, как циклооктан, хлорэтан и нафталин. Это вполне соответствует фактам, известным на то время, но сама идея не получила широкого распространения за пределами «академических» исследований соотношения «структура-запах» и особо не привлекла парфюмерных химиков, для которых камфорные запахи просто не представляют интереса.

Честно говоря, до 1954 г. теория колебаний тоже не получала дальнейшего развития, и Р.Г. Райту нужно было приложить много усилий, если он хотел ее возродить. Но энергии у него было предостаточно. В общем и целом он был таким ученым и таким наставником, с которым любому хотелось общаться. Райт получил химическое образование в университете Британской Колумбии. Затем он женился и перебрался в Нью-Брансуик, где проработал несколько лет, после чего вернулся в Ванкувер и стал сотрудником BC Research Corporation – институте прикладных исследований. Основные его интересы как химика лежали в области борьбы с вредителями – репелленты от насекомых, приманки и т. п. В связи с этой деятельностью он заинтересовался запахами: насекомых можно привлекать к ловушкам или держать на удалении с помощью соответствующих молекул, которые в целом сейчас называются феромонами. Как и на многих других химиков, связь между формой молекул и их запахом не производила особого впечатления; он прочитал работы Дайсона и подумал, что в этом что-то может быть. Но Дайсон за прошедшие годы получил несколько ударов ниже ватерлинии.

Первый, как мы уже видели, заключался в том, что он ошибся с некоторыми определениями частотности, и критики ухватились за это, чтобы опровергнуть теорию в целом. Впечатляющее предсказание насчет боранов и серы могло бы полностью подтвердить его правоту, но об этом никто не знал. Были те, кто утверждал, что теория ошибочна, поскольку метилнитрил (СН3-СН) и метилизонитрил (СН3-NC) имеют «совершенно различные» запахи и довольно сходные колебания (см. таблицу на след. странице). Заявление заслуживает внимания, поскольку иллюстрирует менее чем прочную природу фактов в области обоняния. Наличие нитриловой группы однозначно привносит маслянисто-металлический характер запаха, который большинство людей находит крайне неприятным. Чем меньше молекула, тем более сильный вклад нитриловой группы в общий запах. Единственные колебания, которые имеют значение для постоянства нитрилового характера любой молекулы, это валентные колебания самой СН группы. То же самое относится к изонитрилам, поскольку – NC группа придает характерный запах любой молекуле, в которой находится. Изонитрилы, надо сказать, это нечто! Запах чистого вещества Клоппинг охарактеризовал как «неописуемо мерзкий», и мало кто с ним не согласится. Но самое примечательное в их запахе не столько характер, сколько невероятная интенсивность. И наоборот, в насыщенных растворах изонитрилы приобретают металлический запах, который довольно близок к нитрилу, и готов поспорить, многие их могут перепутать. Второе – колебания. Соответствующие периоды колебаний групп CN и NC различаются максимум на 100 волновых чисел. Кто скажет, что это незначительная разница, если разрешение восприятия нашего носа неизвестно? В конце концов, для спектроскопа это – огромная величина. Думаю, Дайсон мог бы написать по этому поводу небольшую статью, если бы сохранил интерес к данной теме.

Примечательно, но Райт в своей книге «Наука запаха»[62] выдвигает весьма слабые аргументы против этих возражений, и это удивительно с учетом его познаний в химии и физике. Но причина вскоре прояснилась. Дело не в том, что Райт разочаровался в теории колебаний; он просто понял, что Дайсон сделал критическую ошибку в определении диапазона колебаний, который существенен для запаха. Вспомните, Дайсон уделял особое внимание волновым числам в диапазоне между 1400 и 4000. Дело в том, что он считал, во-первых, что запахи функциональных групп (—SH, – CH и др.) должны быть обнаруживаемыми и колебания таких групп находятся в этом диапазоне, а во-вторых, из-за ограниченности возможностей рамановской спектроскопии, которая в то время не могла четко разглядеть объекты, имеющие волновое число менее 1000. Дайсон, иными словами, вообще не заглядывал в этот диапазон. Ему казалось, что теория, исключающая это, должна пожертвовать значительной частью объясняющей силы.

Р.Г. Райт предложил пожертвовать волновыми числами в диапазоне ниже 1000 по причинам, которые в то время выглядели убедительно. Райт пытался опровергнуть другое, гораздо более сильное возражение против теории колебаний вообще: нет никаких мыслимых способов, с помощью которых живой организм может выполнять спектроскопию. Спектроскопия, предназначенная для измерения молекулярных колебаний оптическими способами, должна иметь: а) источник света, б) какое-то устройство (призма, решетка) для разделения падающего света или излучаемого света на световые волны различной длины, и в) детектор. В случае Рамана источник света должен быть видимым и интенсивным. Да, есть живые организмы, которые вырабатывают свет, но не достаточной интенсивности (попробуйте почитать при свете грибов), чтобы получить рамановский спектр. Если использовать новый тип спектроскопии, инфракрасное поглощение, то придется использовать достаточно сильный источник инфракрасного излучения, содержащий широкий диапазон частот. Есть несколько весомых причин, по которым в биологии подобное невозможно. Простейший источник инфракрасного излучения – горячий объект, например, нить накаливания обычной электрической лампочки, испускает больше инфракрасного излучения, чем света в видимом диапазоне. Но горячий объект невозможен в живой системе, потому что он просто сожжет все свое ближайшее окружение. Химический источник инфракрасного излучения, например, как у светлячков, возможен, но использование его крайне затруднительно, поскольку эффективность химического источника света резко падает при увеличении длины волны, а в диапазоне инфракрасного излучения становится близка к нулю[63]. Даже если такое было бы возможно, потребовалось бы несколько низкоэффективных ламп, чтобы охватить весь спектр колебаний.