Райт - Наука о запахах - 1966 (947297), страница 38
Текст из файла (страница 38)
21): ~ "р,'Мф, (т. Если значение этой функции равно нулю или бесконечно малой величине, возвращение возбужденного электрона в основное состояние запрещено, а если значение функции велико, возвращение электрона происходит мгновенно. Следовательно, этот интеграл определяет возможность осуществления перехода электрона. Это выражение по крайней мере в двух случаях могло бы обратиться в нуль.
В одном случае необходимо, чтобы часть интеграла от — о до 0 была строго равна и противоположна по знаку другой части, от О до + . Для этого молекула интересующего нас пигмента должна быть совершенно симметричной. Это наше первое предполо>кение было отвергнуто доктором Эвансом, который указал, аког Ф н г. 2)з. Механическая модель интеграла момента пере. хода. Две волновыс функции предстаплены двумя металличесиими пластинами. которые соединены кривошипами с двумя шкивами одннаяового диаметра (А). При вращении шкивов пластины совершают возвратно-поступательные движения, то есть колеблются с одинаковой частотой. Каждая пластина имеет отверстие, расположенное таким образом, что стальной шарик (В) может проскочить сквозь них только в том случае, если обе пластины в движении одновременно достигнут крайнего положения, то есть совпадут по фазе.
Пока будет сохраняться услопие, представленное на этой фотографии, >парик упасть не может. что интеграл равен нулю, если величина Ч>о всегда равна нулю, когда чрь не равна нулю, н наоборот. Символами Ч>о и чРь обозначены колебания (точнее говоря, волновые функции) молекулы пигмента в ее высшем, или возбужденном, состоянии и соответственно низшем, или основном, состоянии.
Когда одна величина равна нулю, а другая в зто время ие равна ему„онн, выражаясь научным языком, не перекрываются. Этому трудно дать простое физическое объяснение; можно только сказать, что две волновыесистемынебудут Ф и г. 2(б. Механическая модель интеграла момента пе да («продела«.), если изменять размер одного из шкивов (А), "' осциллятора будут совершать возврап«о-поступательные движе ', с различными частотами. Ьолее «быстрый» осциллятор будет н," нять более «медленныи», и время от времени их колебания бу, совпадать по фазе.
Когда их дн««женин совпадут ио фазе, сталь и~арику будет «разрешен» переход на нижний уровень. перекрываться в том случае, если онн постоянно не,' падают по фазе: одна всегда будет вверху, когда другай» внизу. Это происходит, только когда два ряда волн и совершенно одинаковую частоту. Нам представляется, что молекула оГюиятельного, мента довольно ле~ко может переходить из основ электронного состояния в возбужденное, причем ее, новые функции имекп строго одинаковую частоту.:-':, в высшем, так и в низшем состоянии. Если такая моле" переходит в возбужденное состояние, она способна оставаться в нем. Более того, за счет перехода электр' па возбужденный уровень оиа становится электр полярной.
Если эта молекула находится в гиемГ»ране,." нательной клетки, ее полярность будет, вероятно, ур вешиваться поляризацией мембраны нервной клетки. Если что-то заставит электрон молекулы обонятельного пигмента вернуться в основное состояние, это вызовет местную деполярнзацню, которая, как мы видели в главе Х11, по-видимому, и является началом нервного импульса. Далее нужно выяснить, каким образом близкое присутствие молекул пахучего вещества может изменить степень перекрывания высшей и низшей волновых функций, что позволило бы электрону вернуться в основное состояние. Хорошо известно, что две колеблющиеся системы, связанные между собой, более или менее сильно взаимодействуют, или резонируют, если частота их колебаний одинакова или почти одинакова.
Количественное исследование резонанса показывает, что резонансная частота несколько отличается от частот колебаний не связанных между собой вибраторов. В зависимости от силы связи между вибраторами резонансная частота отличается в большей или меньшей степени от отдельных частот этих двух осцилляторов. Отсюда следует, что, если колеблющаяся молекула пахучего вещества каким-то образом связывается с молекулой обонятельного пигмента и если их внбрационные частоты одинаковы или почти одинаковы, они будут резонировать и при этом резонансная частота будет отличаться от нормального значения фо молекулы обонятельного пигмента. Тогда между частотами фо и фс будет иметь место некоторое перекрывание, а это разрешит переход электрона с возбужденного уровня на нормальный. В связи с этим наше представление о первичном детекторе запаха у насекомого или другого животного, чувствительного только к одной осмической частоте, выглядит довольно просто: обнаженные стенки, нервных клеток содержат молекулы пигмента, чье возбужденное состояние может быть снято контактом с молекулой, имеющей определенную частоту колебаний, противоположную таковой в пигменте.
Это, между прочим, вполне объясняет, почему некоторые вещества действуют на определенных насекомых как половые аттрактанты, хотя химически они могут не иметь никакого отношения к истинному половому аттрактанту. Животное с развитым обонятельным аппаратом, ть есть способное к более разностороннему сбору информации, в принципе имеет, вероятно, такое же устройство для восприятия запаха, но усложненное за счет присугствия нескольких видов обонятельных клеток, каждая из которых чувствительна к определенной частоте, Это возможно в том случае, если структура молекул обонятельного пигмента, а следовательно, и воспринимаемые ими колебательные частоты хотя бы незначительно различаются для клеток разных типов. У животного с двадцатью пятью типами нервных окончаний, чувствительного к двадцати пяти «первичным» запахам, должно было бы существовать двадцать пять вариантов основной структуры молекулы обонятельного пигмента.
Хоть это и невероятно, но наблюдаемый в действительности коричневый цвет обонятельных тканей согласуется скорее с наличием множества разных веществ, поглощающих свет, чем с каким-то единственным типом, который дал бы, вероятно, красный, желтый, зеленый илн синий цвет, а не коричневыи. Частичная аносмия в таком случае связана просто с врожденной неспособностью организма производить определенные варианты молекулы обонятельного пигмента. Такая теория вполне объясняет существование очень низких пороговых концентраций у многих пахучих веществ, особенно при рассмотрении этих фактов в связи с идеями Дэвиса и Тэйлора, описанными в главе Х11!. Эти авторы вычисляли значения пороговых концентраций, учитывая тенденцию молекул скапливаться на определенном участке клеточной поверхности и их способность к пробиванию клеточной мембраны.
Они предполагали, что пробивающая способность прямо пропорциональна площади поперечного сечения молекулы. Согласно нашей теории, значения пороговых концентраций можно было бы рассчитывать почти таким же образом, за исключением того, что там, где они использовали площадь поперечного сечения молекулы, мы использовали бы силу связи между молекулой пахучего вещества и молекулой обонятельного пигмента. Эта сила, вероятно, была бы связана— по крайней мере частично — с размером молекулы пахучего вещества, так что численное соответствие пороговых концентраций, рассчитанных Дэвисом и Тэйлором, наблюдаемым в эксперименте вовсе не удивительно.
206 Наша теория объясняет также и тот факт, что мы ощущаем запах только в том случас, если воздух движется через носовую полость. Когда вдыхание прекращается, ощущение запаха исчезает, Если считать, что молекула пахучего вещества, взаимодействуя с молекулой обонятельного пигмента, снимает электронное возбуждение, соскок электрона с возбужденного уровня на основной был бы с молекулярной точки зрения весьма значительным событием в энергетике процесса. Прн этом, вероятно, молекулу пахучего вещества довольно сильно оттолкнуло бы от поверхности клетки. Если воздух не движется, то молекула сможет найти обратный путь к поверхности только за счет медленной и беспорядочной диффузии, но если воздух движется, то молекулы пахучего вещества многократно сталкиваются с чувствительной поверхностью.
Несколько квалифицированных специалистов, рассмотрев нашу теорию, совершенно правильно заметили, что технически это вполне возможно, но нет никаких прямых доказательств, что все происходит действительно так. (Один из критиков признал теорию никуда не годной, поняв наши утверждения так, будто речь шла о взаимодействии молекулы пахучего вещества с молекулой обонятельного пигмента, которое какнм-то образом изменяет энергию перехода электрона. На самом деле мы утверждали нечто совершенно иное, а именно изменение вероятности этого перехода,) Я считаю, что наиболее прямой проверкой этой теории было бы выделение обонятельного пигмента из тканей некоторых животных н демонстрация того, что он представляет собой смесь нескольких пигментов, у каждого из которых действительно имеются определенные низкие частоты, соответствующие определенному колебательному состоянию (илн состояниям) молекулы, и что эти состояния имеют те же частоты, что и пахучие вещества, на которые реагирует данное животное.
Полагаю, что такая проверка будет в конце концов предпринята, но на это уйдет не менее пяти лет работы, а стоимость этого исследования составит не менее одной десятой стоимости реактивного истребителя. Между тем разработанная нами теория имела интересные последствия. Нам пришло в голову поинтересоваться, какого рода молекулы могли бы иметь свойства, приписываемые обонятельному пигменту, 207 и, обдумав этот вопрос, мы пришли к выводу, что таким требованиям более всего удовлетворяет вещество, по структуре напоминающее витамин А.
Мы отметили это в нашей статье, сославшись на сообщение Ле Магнена и Рапопорта о том, что крысы, в рацион которых не входит витамин А, утрачивают способность чувствовать запахи. Брнггс и Дункан в Австралии воспользовались этой идеей и, проанализировав ткани собак и корон, обнаружили в обонятельных клетках присутствие значительного количества витамина А (или очень похожего на него вещества).
Тогда онн отыскали 56 человек с неосложненной аносмией (неспособностью воспринимать запахи даже прн неповрежденном обонятельном аппарате) и ввели нм (внутримышечно) большие дозы витамина А. В результате у 50 человек из 56 обоняние полностью или частично восстановилось.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
