Роль обоняния в нашей жизни

 Автор статьи  Татьяна Клименко, молекулярный биолог, биотехнолог, PhD,

сотрудник Barts School of Medicine, Queen Mary university (Лондон, Великобритания), −

специально для Центра здорового материнства

 «Остаться с носом», «И носом не ведёт»… Многочисленные «носологические» пословицы свидетельствуют о высоком интересе к носу в народной мифологии. Действительно, в глубокой древности обонятельные ощущения играли в жизни человека неоспоримо важную роль. Согласно известному высказыванию Зигмунда Фрейда, с тех пор как человек оторвал свой нос от земли и совершил переход к прямохождению, обоняние утратило свое влияние на поведение человека. Так ли это на самом деле?

До недавнего времени «нюх» оставался самым, пожалуй, недооцениваемым каналом восприятия окружающего мира; считалось, что он вообще не играет существенной роли. Однако в 2004 г. Нобелевская премия в области медицины и физиологии была присуждена за исследование олфакторных (обонятельных) рецепторов. Пробудившийся интерес небезоснователен: иногда обоняние играет ведущую роль в жизни и поведении Homo sapiens.

Этот удивительный нос

Сегодня не вызывает сомнения, что способность человека различать запахи гораздо выше, чем считалось раньше. Так, она ничем не хуже таковой у чемпионов по нюху — собак. Наряду с этим существует парадокс: у человека гораздо меньше генов, кодирующих олфакторные рецепторы (иными словами — гораздо меньше «программ», обеспечивающих формирование «сенсоров», воспринимающих запахи), чем у других млекопитающих. Например, у мышей примерно 1300 генов, кодирующих олфакторецепторы, из них 1100 являются функциональными (действующими), а у человека примерно 1000 генов, из них 350 «рабочих».  Напрашивается вывод, что в ходе эволюции роль обоняния не снизилась, а просто коренным образом изменилась.

Эволюция обоняния

Орган обоняния — верхняя часть носовой полости, в которой разветвляются окончания обонятельных нервов. Вещества, вызывающие ощущение запаха, могут проникнуть в носовую полость с вдыхаемым воздухом, во время приема пищи и  глотания.

• Во-первых, для человека характерны особые анатомические особенности строения носа, прежде всего — увеличение поверхности, на которой расположены олфакторные рецепторы.
• Во-вторых, сложнейшая структура человеческого головного мозга обеспечивает богатую палитру интерпретаций запахов.  
• В-третьих, два миллиона лет назад наши предки научились добывать огонь и готовить пищу, а затем подвергать продукты ферментации (брожжению). Эти новые для человека способы обработки пищи стали создавать очень сильные концентрации определенных молекул. И с тех пор олфакторная система человека получает непрерывную тренировку запахами, молекулы которых отсутствуют в природе в таких высоких концентрациях.
• В-четвертых, участки гиппокампа (часть мозга), ответственные за «расшифоровку» сигналов от обонятельных рецепторов, значительно перекрываются с теми, которые задействованы в речевых процессах. Таким образом, речь (исключительно человеческий феномен) обеспечивает также «тренировку» обонятельных участков мозга — это еще больше расширяет возможности интерпретации запахов.

Итак, согласно выводам вышеупомянутого исследования, отмеченного Нобелевской премией, у человека объективно ниже возможность различать обонятельные сигналы, но, благодаря перечисленным анатомическим и социальным факторам, эмоциональная память на запахи, способность различать их оттенки ничуть не хуже. А такой вид удовольствия, как наслаждение не только вкусом, но и запахом еды является, по-видимому, уникальным для человека.

Вижу, слышу, ощущаю… а также нюхаю!

Ни для кого не секрет, что у современного взрослого человека доминируют такие каналы восприятия внешнего мира, как зрение (до 90% информации), слух (примерно 5%) осязание (ок. 2%)… В психологии разделяют аудиалов, визуалов, кинестетиков, в педагогике создают методики обучения, основанные на преобладающей модальности… 

Но ведь человек — гораздо больше, чем воспринимаемые им сведения об окружающем мире. Значение обоняния велико в силу влияния, которое оно оказывает на нервную систему. Ни одно из ощущений человека, пожалуй, не связано так тесно с эмоциональным миром, как обонятельное: запахи влияют на настроение, могут вызывать состояние радостного  возбуждения, оживления, бодрости, умиротворенности, подавленности и т.д.

Запахи запечатлеваются и надолго остаются в нашей памяти. Сокровенные, самые теплые воспоминания детства — как часто они имеют запах! Бабушкины пироги, липовый цвет, сосновый лес в жаркий полдень или запах моря… А какой у вас «запах детства»?

Сила запахов подтверждена результатами научных исследований. Так, в одном из экспериментов участникам представляли изображения, сопровождая их различными запахами. Оказалось, что изменение обонятельного стимула вызывает иллюзию смены «картинки».

Феромоны: правда и домыслы

Из генетики известно, что самые здоровые и жизнеспособные дети (с наиболее эффективным набором защитных сил) рождаются при «смешивании» максимально разнородного генетического материала. Можно привести много ярких примеров, например, рождение гениев от родителей из генетически изолированных, межрассовых групп (как  здесь не вспомнить об Александре Пушкине!)

Половое размножение — это выдумка природы, обеспечивающая отбор максимально разнообразного генетического материала при продолжении рода. Теперь внимание! Гены, кодирующие главный комплекс гистосовместимости (индивидуальный и неповторимый «портрет» иммунной системы), а также гены, кодирующие обонятельный рецептор, у животных и у человека передаются в «связке». Становится понятным, почему животные в выборе партнера ориентируются почти исключительно на нюх — это дополнительная гарантия того, что потомство будет более жизнеспособным.

Тема «сексуальных» запахов —  феромонов — активно муссируется в прессе, однако у человека все обстоит гораздо сложнее. «Мы выбираем, нас выбирают» уже не на уровне примитивных физиологических реакций, а исходя из множества социальных факторов. Объективно человеку не хватает генов, которые кодируют рецепторы, ответственные за распознавание феромонов. Однако гены эти активны, что-то предохраняет их от эволюционно обусловленного «выключения» за ненадобностью…

Разгадка проста: у человека отбор партнера для продолжения рода переместился на молекулярный уровень, но… «ответственным» за него по-прежнему остается олфакторный рецептор! Да, мы не можем унюхать наиболее подходящего партнера, как делают братья наши меньшие, однако яйцеклетка способна «унюхать» наиболее подходящий сперматозоид — это научно доказанный факт. Предполагается, что гены, кодирующие олфакторный рецептор, влияют даже на подвижность сперматозоидов.

«Обонятельный портрет» матери: у крольчат…

Традиционная модель для изучения обоняния — кролики. Надо сказать, что крольчиха — пример крайне недобросовестной матери. Посещая гнездо со своим выводком всего лишь на несколько минут в сутки, она не делает никаких попыток помочь детенышам найти соски. Как говорится, «кто не успел, тот опоздал» — яркая иллюстрация естественного отбора! Таким образом, выживание крольчонка целиком и полностью зависит от обоняния как ориентира в поиске источника пищи.

В экспериментах на кроликах показано, что детеныши предпочитают пищу (напр., можжевеловые ягоды), с которой «знакомы» исключительно потому, что такой едой кормили кормящую мать. Более того, даже если мать-крольчиха ела можжевеловые ягоды во время беременности, а крольчонка сразу забрали от нее, он будет предпочитать эту пищу.

…и  младенцев

Интерес к роли запахов для новорожденных детей возник не на пустом месте. Изучая возможности улучшения адаптации младенцев и матерей, ученые обратились к стимулам, воздействовавших на новорожденных испокон веков, в естественной среде, и, конечно, не смогли обойти вниманием обоняние. Так был обнаружен один из немногочисленных примеров того, как  столь примитивный механизм — распознание определенных молекул определенным рецептором — обусловливает социальное поведение человека.

Сегодня известно, что определенные запахи являются для новорожденного частью естественной среды, необходимой для формирования нормальных реакций. Более того, новорожденный «знает», с какими запахами ему предстоит столкнуться.

Этому есть два объяснения. Во-первых, обонятельные рецепторы начинают функционировать с 4–6 месяцев внутриутробной жизни. Заглатывая околоплодные воды, плод знакомится не только с их вкусом, но и запахом. (На кроликах показано, что внутриутробное воздействие запахов оказывает стимулирующий эффект на развитие обонятельной системы плода.) Так кухня, привычная для матери, становится родной для ребенка — еще до появления на свет. Однажды английские ученые обнаружили, что некоторые дети настолько предпочитают ваниль, что из предложенных им кетчупов выбирают самый, казалось бы, «неправильный» на вкус, — содержащий эту пряность. Оказалось, что в младенчестве этих детей кормили молочными смесями с добавкой ванилина — тогда считалось, что это необходимо для улучшения вкуса детской пищи.  

У новорожденного ребенка очень высок уровень гормонов стресса, а также эндорфинов в крови — этот уникальный гормональный статус служит физиологической основой для импринтинга. Речь идет о том, что наряду с другими стимулами внешней среды запах груди и материнского молока запечатлевается новорожденными с поразительной силой. В экспериментах с новорожденными выяснилось, что двухдневные младенцы предпочитают: маму — не маме; кормящую женщину — не кормящей женщине; запах груди кормящей женщины — запаху подмышки кормящей женщины. И все это новорожденные делают исключительно по запаху, другие стимулы здесь не задействованы.

На млекопитающих проводились еще более смелые опыты, например, попытки «подсадить» детенышей на нематеринскую грудь. Малыши упорно выбирали мамину.

Грудное вскармливание: еще один аргумент «за»

Дети, которых кормят грудным молоком, каждый день (и даже в каждое кормление) получают, условно говоря, «разные блюда», ведь вкус и запах грудного молока постоянно меняется (зависит от рациона, эмоционального состояния, гормонального статуса матери, от принимаемых ею пищевых добавок и лекарств). Раннее ознакомление с разнообразными запахами «тренирует» головной мозг, способствует становлению речи (о связи обоняния и речи мы говорили выше). У детей, получающих искусственное вскармливание, диапазон восприятия запахов существенно меньше, ведь смесь имеет нейтральный и, главное, постоянный вкус и запах. Возможно, дальнейшие исследования приведут к изобретению и внедрению молочных смесей, в которых вкус и запах отдельных порций будет меняться для максимально возможной имитации естественного порядка вещей.

Список литературы:

1. The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2004. Press Release, 4 October 2004. Взято с: Nobelprize.org
2. Evolution of odorant receptors expressed in mammalian testes. Branscomb A, Seger J, White RL. Genetics. 2000 Oct;156(2):785-97.
3. The Human Sense of Smell: Are We Better Than We Think? Gordon M. Shepherd
PLoS Biol 2(5), May 11, 2004
4. From molecule to mind: the role of experience in shaping olfactory function. Hudson R. J Comp Physiol [A]. 1999 Oct;185(4):297-304.
5. Mammalian social odours: attraction and individual recognition. Brennan PA, Kendrick KM. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2006 Dec 29;361(1476):2061-78.
6. The influence of early experience with vanillin on food preference later in life. Haller R, Rummel C, Henneberg S, Pollmer U, Köster EP. Chem Senses. 1999 Aug;24(4):465-7.
7. Prenatal and postnatal flavor learning by human infants. Mennella JA, Jagnow CP, Beauchamp GK. Pediatrics. 2001 Jun;107(6):E88.
8. On the similarity of odor and language perception. Lorig TS. Neurosci Biobehav Rev. 1999;23(3):391-8.
9. The biological significance of skin-to-skin contact and maternal odours. Porter RH. Acta Paediatr. 2004 Dec;93(12):1560-2
10. Social odours, sexual arousal and pairbonding in primates. Snowdon CT, Ziegler TE, Schultz-Darken NJ, Ferris CF. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2006 Dec 29;361(1476):2079-89. 11. Unique salience of maternal breast odors for newborn infants. Porter RH, Winberg J. Neurosci Biobehav Rev. 1999;23(3):439-49.