人間の鼻:量子臭装置

バラの香りのオランウータン

テクノロジーは人類に、1つを除くすべての感覚を最高にする機械の代替手段、つまりにおいを与えました。現在の理論では、受容体の限定されたレパートリーから、一見無限に見えるさまざまな新しいにおいを知覚する能力を説明することができませんでした。化学者が地球上でこれまでに見たことのない新しい化合物を合成し、私たちの嗅覚システムがそれを検出できる場合、私たちの脳はそれに対してまったく新しい体験を生き生きと作り出します。香料および生物物理学者であるルカトリノという一人の男性は、過去20年間にわたって、匂いがどのように検出および変換されるのかを説明するために、分子から神経スパイクに変換される高度に争われた理論を組み合わせてきました。今週、彼は彼の多くの批評家を一度も沈黙させるかもしれない明白な証拠を発表しました。

カルボン歴史を通して、新しい理論の受け入れは、その中傷者の改心を通してではなく、結局のところ、 。新しい洞察は頻繁に新しい理論に対する主要な議論をその最も強力な証拠に変えます。これは、次のように知られている特定の分子の場合です。 カルボン。右の図に示すように、carvoneには2つの鏡像異性体、つまりフレーバーがあり、それらは互いに鏡像関係にあります。どういうわけか、1つのエナンチオマー R- フォーム—スペアミントの香り、 S- キャラウェイやディルの匂いがする。



伝統的な ロックおよびキー においの理論は、におい物質が形状を検出する一致した受容体ポケットに結合することを保持します。この理論は、バージョンごとに異なる受容体がある限り、carvoneでうまく機能します。ロックアンドキーのコンセプトの主な制限は、形状がまったく異なる分子が同じように嗅ぐ例がたくさんあることです。たとえば、硫黄結合のないボランには、通常、これらの結合に関連する腐った卵の臭いが残っています。ボランの赤外線(IR)スペクトルまたは振動スペクトルには、硫黄結合のピークと重複する同様のピークがあることがわかります。トリノは、ニオイ物質が正しいポケットに結合すると、分子が固有に振動する周波数に依存する方法で、ニオイがそこを通り抜けることができると主張しています。振動スペクトル全体が分割され、各受容体がその小さなチャックを指揮します。この解釈では、鼻は多かれ少なかれ化学分光器になります。



嗅覚受容体トリノの理論に現れるカルボンの問題は、鏡像は異なるにおいがしますが、同じIRスペクトルを持っているということです。この見かけ上の障害に対する劇的な対比で、トリノはディルカルボンのサンプルにブタノールを追加し、スペアミントのようなにおいをさせました。ブタノールは、カルボンに見られるのと同じ種類の結合を持っていますが、それはそれとともに受容体ポケットに滑り込むのに十分小さいです。批評家は、その水素の一部を重水素原子で置換することによってその振動スペクトルが変更された場合でも、小分子アセトフェノンが人間に同じ臭いがあることを実証することによってギアをシフトしました。この置換により、分子の結合がよりゆっくりと振動し、分子全体の全体的なうねりと電子がそれを通過する能力を効果的に変更します。トリノはショウジョウバエのショウジョウバエですでに重水素化されたアセトフェノンの形態が少なくとも行動的に識別できることを示していましたが、それは人間が匂いを直接報告するほど実験的に説得力がありません。

olfaction-tun-rates_magnified今週プロスワンで公開されたトリノのマスターストロークは、1つの手榴弾が砦全体を破壊しないことを示しています。トリノは、ムスクのような大きな分子は、重水素化できるポイントが多く、人間にとってより検出可能であると仮定しました。ムスク分子は、嗅覚受容体の内部に収まる限り、あなたが得ることができるものとほぼ同じ大きさです。重量が300Da(ダルトン)に近い場合、それらのほとんどは揮発性と見なすことができず、地面に常駐するか、木のような物体に付着する傾向があります。この強力で高価な物質のほんの数個の分子は、少なくとも鹿やイノシシにとっては、彼らの世界を一周させるのに十分です。



トリノでは、醸造された容器からこれらの化合物のさまざまな微妙な形態を抽出するために、ガスクロマトグラフを使用しています。サンプルの汚染や劣化を回避するために、臭気物質はできるだけ早く機械の出口から直接消費されます。研究のエキスパートテスターは、重水素化されていないサンプルを慣れている辛味とムスキーとして記述的に評価しましたが、振動で修正されたすべてのサンプルは、 ナッツのような、ローストした、油っぽいメタリックで過酷な

これらの区別でさえ主観性の空気がまだあり、鋭い鼻と鋭い記述力の両方を持っている人によってのみ理解できることがよくあります。古い理論がハードウォンのデータをもたらすので、 機械感知 私たちにとっては、人工的な鼻、強化された知覚、そして私たちが感覚の風景のより大きな現実を内部でパッケージ化する方法についてのより深い理解がすぐに続くかもしれませんが、この神秘的な力を完全に解読することは、感覚科学の最後のフロンティアのままです。ゲノムは、私たちの萎縮した霊長類の嗅球とともに、最近の進化で捨てられた無数の機能しない受容体タンパク質が散らばっています。嗅覚器官は、新しいニューロンが継続的に移動および相互接続する脳の特権領域であり、再生の研究にとって魅力的な領域になります。適切なテクノロジーを通じて失われた犬の直観を最終的に再展開することで、今しか想像できない方法で人間の経験を豊かにすることができます。

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