Мухи различают запахи благодаря квантовой механике

Работа уже получила своеобразную оценку в научной среде. Большинство ученых назвали ее крайне «спорной».

На данный момент центральное место занимает теория, которая постулирует, что обонятельная система живых существ различает запахи по системе «ключ-замок». Это означает, что сигнал от обонятельных рецепторов поступает в мозг только в том случае, если молекула по форме точно подходит к соответствующему рецептору. Эта теория была подтверждена множеством экспериментов, однако пока она не может объяснить некоторые факты – например, ученые до конца не понимают, почему некоторые молекулы с очень похожей структурой воспринимаются животными как дающие совершенно различные запахи.

Авторы новой работы решили подойти к процессу иначе. Ученые, работавшие с дрозофилами, предположили, что обонятельные рецепторы мух могут реагировать не на форму молекул, а на их колебания. Каждое соединение колеблется со своей индивидуальной частотой в зависимости от того, какие атомы входят в его состав. Изотопы водорода протий и дейтерий отличаются по массе – ядро протия состоит из одного протона, а в состав ядра дейтерия входит еще и нейтрон. Эта разница мало сказывается на химических свойствах веществ, в состав которых входят разные изотопы, однако она приводит к различным частотам колебания их молекул.

Ученые проводили эксперименты с ацетофеноном – веществом, привлекательным для мух. Исследователи помещали в разные рукава лабиринта обычный ацетофенон и ацетофенон, в котором часть протия была заменена на дейтерий. Оказалось, что дрозофилы чаще выбирают рукав, в конце которого находился ацетофенон с дейтерием. Кроме того, ученым при помощи слабых электрических зарядов, пропускаемых по полу лабиринта, удалось натренировать мух избегать обычного или «тяжелого» ацетофенона. Эти результаты означают, что мухи способны четко отличать это вещество с различными изотопами.

Работа исследователей вызвала неоднозначную реакцию в исследовательском сообществе. Часть критиков указывают, что дейтерий и протий сильно различаются по массе, что приводит к ощутимому различию их химических свойств (для изотопов более тяжелых элементов разница не столь существенна), и поэтому говорить о том, что мухи ощущают именно колебания, имеющие квантово-механическую природу, преждевременно. Кроме того, скептики отмечают, что ранее были проведены исследования, продемонстрировавшие, что люди не способны отличить запах обычного и «тяжелого» ацетофенона. Обонятельная система у насекомых может быть устроена иначе, но, тем не менее, новые данные требуют дополнительного подтверждения.

По материалам New Scientist