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

Это поставило их в тупик. Мелоэн ознакомился со всеми теориями запаха относительно формы и прочего (существовало много разных, с различной степенью невероятности). Теория, основанная на форме, требовала, чтобы молекулы несли химические группы, способные взаимодействовать с рецепторами, «магниты», о которых мы уже говорили. У ксилола нет хороших магнитов: бензольное кольцо не несет заряда, а метилы – скользкие, бесформенные комки, которые не проявляют особой готовности вступать в связи с чем бы то ни было. Тем не менее Мелоэн испробовал множество вариантов, добавляя в разные места атомы углерода. Какие-то привлекали мух, другие – нет, но четкого представления, почему это происходит, не получилось.

В этот момент Мелоэн и один из его студентов, Джон Блаха, отвлеклись на другое направление. Мелоэн хотел выяснить, какие части усиков полевой мухи чувствительны к ксилолу. Под микроскопом усики насекомого выглядят как невероятно сложные механизмы с отверстиями в кутикуле, которые ведут в полости, связанные с клетками рецепторов; внутренняя поверхность усиков оснащена разного рода проводами и вспомогательными клетками. Энтомологи достаточно хорошо продвинулись вперед в понимании того, какие части за что отвечают; для этого они затыкали разные отверстия микроскопическими капельками воска и проверяли, как действует обоняние мух. Мелоэн решил пойти дальше и на самом деле выяснил, как далеко по усику путешествует ксилол. В это время в Национальном бюро стандартов (НБС) создали прибор, сочетающий в себе микроскоп и рамановский спектроскоп, в котором лазер высвечивает конкретную точку и выдает сведения, какие молекулы вибрируют там, куда направлен микроскоп.

Блаха взял с собой мух и химические соединения и отправился с ними в НБС проводить дальнейшие эксперименты. Разумеется, он смог определить ксилол и другие молекулы в усике по их колебаниям, но в способности различных соединений проникать в усик нельзя было увидеть существенной разницы. Затем Блаха с волнением позвонил Мелоэну сообщить о странном наблюдении. Он искал рамановский спектр соединений в усике, и нечто привлекло его внимание. Соединения, которые привлекали мух, имели между собой нечто общее: интенсивные колебания в диапазоне чуть ниже 1000 волновых чисел. Мозг Мелоэна, напичканный вычитанными сведениями, незамедлительно увидел соответствие: теория Райта![76] Мелоэн говорит, что до сей поры был ко всему этому безразличен, но схема оказалась настолько впечатляющей, что он решил заняться вплотную. На протяжении последующих двух десятилетий, вплоть до выхода на пенсию в 1993 г., Мелоэн периодически занимался исследованиями в области запаха как побочной темой, вместе со студентами, которые проявляли желание поучаствовать в весьма эксцентричной теме.

Мелоэн решил проверить теорию Райта и начал собирать идеи. Один коллега предложил изотопы как элегантный способ изменения колебаний без изменения формы, но Мелоэн почувствовал, что использование изотопов аттрактантов может показаться неубедительным из-за извечной проблемы с примесями. Репелленты более распространены, чем аттрактанты, и, если небольшое количество репеллента в качестве примеси найдет способ проникнуть в аттрактант с изотопом-заменителем, эксперимент может дать нечеткие результаты. Поэтому он решил перевернуть проблему с ног на голову и заняться репеллентами. Он знал, что лавровый лист действует как репеллент на тараканов, и решил проанализировать экстракт лаврового листа, чтобы понять, какие химические вещества играют активную роль. Таких оказалось несколько, но 1,8-цинеол, распространенная молекула с запахом камфоры, оказалась наилучшим претендентом.

Он придумал оригинальный способ проверки отталкивающих свойств. Он сажал тараканов в большой стеклянный ящик, на дне которого располагал две перевернутые, как иглу, стеклянные колбы, по нижнему краю которых были сделаны проходы. Сверху каждой колбы свисали марлевые тампоны, недоступные для тараканов. В одной тампон был пропитан тестируемыми молекулами, в другой – без ничего. Затем он выключал свет, и тараканы получали возможность перемещаться как угодно по предоставленной территории, в том числе и знакомиться с запахами в каждом иглу. Потом включали свет – и тараканы бежали в укрытие. Выяснив ранее, в каком из иглу находится репеллент, а в каком – нет, эти сообразительные мелкие твари дружно прятались там, где не было неприятного для них запаха. А если выставлялись колбы без репеллента, тараканы равномерно прятались от света в обоих. Мелоэн проделал это с цинеолом, и почти все тараканы избегали его как чумы. Затем он взял дейтерированный цинеол – и они полностью его игнорировали, равномерно заполняя оба иглу.

Это был поразительный результат, и трудно опровержимый с точки зрения примеси аттрактантов, поскольку Мелоэн брал самую слабую концентрацию цинеола, способную произвести отпугивающее действие. Чтобы объяснить это влиянием примесей, нужно было допустить: а) одновременное наличие очень сильного аттрактанта (не было известно ни одного достаточно мощного), и б) случайно точной нейтрализации действия репеллента этой неизвестной молекулой. Мелоэн понял, что они наткнулись на что-то серьезное и попытался опубликовать результаты, но столкнулся с крайне скептической реакцией, которая в то время сопровождала все, связанное с теорией Райта. Это было понятно: работа Мелоэна никак не отвечала на два фундаментальных вопроса – механизм воздействия и различные запахи энантиомеров. Более того, у него не было никакого авторитета в науке запахов. Если добавить долю пренебрежения к сельскохозяйственному акценту некоторых его работ, то результат может быть вполне предсказуем: пренебрежение.

Мелоэн отнесся к этому сдержанно, понимая, что положение постоянного штатного профессора позволяет не участвовать в крысиных бегах публикаций. Он опубликовал, что мог, в журналах по энтомологии и однажды посетил конференцию химиков-флейвористов в Греции, чтобы рассказать о своей работе. Но в основном его труды остались неопубликованными в том смысле, что плоды его двадцатилетних трудов находили отражение только в докторских диссертациях его учеников, но они в качестве микрофильмов оседали в библиотеке Канзасского университета. Эти диссертации не учитывались ни в одной научной базе данных, большая часть его работ осталась непрочитанной, коллеги о них не слышали. Сам Мелоэн полагал, что изменить положение можно только благодаря убедительному эксперименту. Он принимал как данность, что Райт по существу был прав в выборе диапазона колебаний (при волновом числе ниже 1000), и что его идея о нескольких колебаниях заслуживает продолжения работы, но не добился успеха в этом направлении вплоть до выхода на пенсию.

Из всего сказанного должно быть очевидно, что к моменту выхода Роберта Райта на пенсию в 1985 г. основные компоненты пазла стали доступны любому, кому повезло или кто проявлял достаточно настойчивости, чтобы найти их. В 1991 г., когда Линда Бак открыла рецепторы запаха, еще один большой фрагмент встал на свое место. Отсутствовал кусок, связанный с переводом туннельной спектроскопии в биологическое царство. Именно это удалось сделать мне, поэтому настало время моего выхода на сцену. Об этой части истории написана книга[77], поэтому я постараюсь по возможности не повторять ее содержание.