Вчені оприлюднили нову теорію, відповідно до якої унікальний запах хімічних речовин обумовлений зовсім не будовою їхніх молекул, а характером коливань атомів, що утворюють ці молекули, повідомляється в статті дослідників, опублікованій в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.

Автори публікації думають, що їхні висновки надалі посприяють створенню нового покоління пристроїв, які виявляють у повітрі пари отруйних речовин або вибухівки.

Нова теорія суперечить домінуючій протягом останніх десятиліть, відповідно до якої здатність розпізнавати запахи заснована на взаємодії за принципом "ключ-замок" спеціальних чутливих клітин, рецепторів, з  молекулами, "які пахнуть". За цими уявленнями, певний тип структури молекул дозволяє їм взаємодіяти з певними рецепторами, причому інші типи чутливих клітин не реагують на даний подразник.

Однак це дозволяє пояснити наявність нюху, але не допомагає відповістити на запитання, чому людина, маючи досить обмежений набір типів рецепторів, може розрізнити найменші відтінки в ароматі тисяч тих чи інших сполук. Більше того, незрозуміла причина, по якій схожі та навіть практично ідентичні за структурою хімічні молекули мають дуже різні запахи.

Наприклад, заміна одного атома кисню в молекулі етилового спирту на атом сірки приводить до того, що запах алкоголю змінюється на різкий і неприємний запах тухлих яєць.

Автори статті, група вчених під керівництвом Луки Туріна (Luca Turin) з Масачусетського технологічного інституту в США, припустили, що головну роль у визначенні аромату молекули може визначати не її структура, а набір коливань, які здійснюють утворюючі її атоми.

Наприклад, у випадку зі спиртом (C₂H₅OH) поява більш об'ємного та масивного атома сірки замість кисню приводить до того, що помітно змінюються тип і амплітуда коливань більш легких атомів вуглецю та водню в структурі етантіола (C₂H₅SH). Самі коливання обумовлені тим, що хімічні зв'язки в молекулі не тверді, а нагадують пружини, які "притягують" атоми у випадку, якщо ті в результаті руху занадто віддаляються один від одного й "відштовхують", коли атоми зближаються.

Щоб підтвердити своє припущення на практиці, вчені використали герметичну камеру із двома відділеннями, у яку помістили мушок дрозофіл.

Одне зі сполучених відділень камери вчені заповнили парами ароматичної сполуки - ацетофенона, що притягує комах: у дикій природі вони орієнтуються на цю речовину в пошуках їжі. Друга частина камери була заповнена аналогічними молекулами, але всі атоми водню в них були замінені його більш важким ізотопом - дейтерієм ("пахнуть" обидва однаково). Але, маючи ті ж хімічні властивості, що й водень, дейтерій більш масивний. Отже, коливання атомів у молекулі дейтеро-ацетофенона будуть відрізнятися від "ацетофенонових".

У ході спостережень вчені встановили, що мушки зовсім недвозначно прагнуть перебувати у відділенні камери, заповненій ацетофеноном, а не його більш важким аналогом.

На думку дослідників, досліди підтверджують визначальний зв'язок саме коливань молекул, а не хімічної структури, з їхнім ароматом. Втім, вчені визнають, що для ствердження їхньої гіпотези необхідно провести додаткові експерименти за участю інших живих істот, у тому числі людини.

Якщо ж теорія підтвердиться, вона може бути використана для створення систем електронного розпізнавання запахів у харчовій промисловості, на виробництвах або для виявлення вибухових чи отруйних речовин.

За матеріалами: rian.ru