В 1952 году эта гипотеза была доказана экспериментально американским химиком-органиком Д. Эймуром (Калифорнийский университет в Беркли). Изучив запахи 600 органических соединений, он установил, что более ста имеют запах камфары. Помимо этого запаха, были выделены: эфирный, мускусный, цветочный, мятный, острый и гнилостный. Смешивая эти семь запахов в разных комбинациях и пропорциях, ученый получал любой из известных запахов (в этом смысле основные типы запахов можно сравнить с тремя основными цветами - красным, зеленым, синим и четырьмя категориями вкуса - сладким, соленым, горьким, кислым). Д. Эймуру удалось установить, что запах вещества определяется не столько его химической природой, сколько величиной и конфигурацией молекулы, а иногда и ее зарядом. Мускусный запах свойствен молекулам в форме диска, молекулы с камфарным запахом имеют форму шара и т. п. Был поставлен такой эксперимент. Д. Эймур спроектировал молекулу неизвестного дотоле вещества и предсказал, как оно будет пахнуть. Химики по его просьбе синтезировали вещество с такими молекулами, а опытные дегустаторы установили, что его запах именно таков, каким он должен быть по прогнозу Эймура. Последующие исследования показали также, что, кроме формы и размера молекул, запах зависит и от наличия в них особых функциональных групп, способствующих установлению контакта молекулы с "рецептивными участками" обонятельного эпителия. Таким образом, наши органы обоняния работают, по-видимому, по принципу "ключа и замка".
Рис. 13. Модели молекул веществ, создающих первичные запахи, и соответствующие им рецептивные участки
И все же приходится признать, что все три изложенные гипотезы при всей своей кажущейся на первый взгляд стройности имеют весьма существенные пробелы. Так, например, химическая гипотеза не может объяснить, почему химически очень близкие вещества имеют различный запах. Вероятно, правы те ученые, которые утверждают, что прямой связи между химическим составом и пахучими свойствами не существует. Много белых пятен в колебательной гипотезе. Неясно, например, почему одинаково пахнут вещества, поглощающие излучение разной частоты, а у других веществ спектры поглощения абсолютно одинаковы, а запахи совсем разные. И еще. Сегодня физики могут создать инфракрасные волны любой длины, однако все попытки найти "пахучую" электромагнитную волну пока не увенчались успехом. Что касается стереохимической гипотезы, которая среди всех существующих теорий обоняния в наши дни считается наиболее состоятельной, то и у нее имеются слабые места. Исходя всего из семи основных запахов, трудно объяснить высокую информационную емкость обонятельного аппарата (громадное число различаемых запахов). Трудно также объяснить, почему число митральных клеток и, по-видимому, число типов приемников не совпадает с числом простых запахов.
Итак, строгой физической теории запахов пока еще нет. Одно из древнейших и важнейших чувств - чувство обоняния по-прежнему остается полным загадок. Чтобы установить истинную природу запахов и механизм их восприятия и на основе добытых знаний решить проблему автоматизации процессов восприятия и обработки запаховой информации в самых различных сферах человеческой деятельности, ученым, вероятно, понадобится еще не один год. И вот недавно наметился новый подход к решению этой сложнейшей проблемы. Речь идет о "биологизации" создаваемых инженерами обонятельных анализаторов, о построении "полуживых" систем. Один из инициаторов этого начинания - американский ученый Роберт Кей.
Он поставил задачу создать простой по устройству прибор, способный по запаху быстро обнаруживать присутствие ядовитых газов в воздухе и поднимать тревогу, когда их концентрация достигнет опасного для человека уровня. Такой прибор должен работать непрерывно и надежно в шахтах, рудниках, на подводных лодках и в кабинах космических кораблей, где опасность отравления воздуха постоянно существует. В качестве чувствительного элемента - датчика запаха ядовитых газов, Кей использовал в спроектированном им устройстве... живую муху. Обонятельный орган этого насекомого - антенна - представляет собой полость, в которой находятся нервные окончания, объединенные в антенный нерв. К нервным узлам, заменяющим мухе мозг, ученый присоединил микроэлектроды, которые передавали ее биотоки на обработку. Сначала их подавали на усилитель, а затем - в анализатор, где "обонятельные" биотоки отделялись от всех других. Почуяв ядовитый газ, муха начинала "генерировать" импульсы характерной формы, и анализатор немедленно включал сигнал тревоги.
Для "детектора запахов" (так ученый назвал созданный им прибор) Кей выбрал муху по ряду соображений: такой "датчик запахов" легко найти, биотоки мухи просто расшифровать и, наконец, у этих насекомых превосходное, тонкое обоняние. Да и в эксплуатации такой "прибор" очень удобен: если живой "блок" выйдет из строя, в обычной коробке из-под спичек всегда можно хранить несколько десятков запасных,
А если нет под руками мух? Не беда. Их с успехом могут заменить... тараканы! На некоторых американских шахтах для определения опасных концентраций вредных газов в воздухе в течение последних шести лег используется устройство, главным чувствительным элементом которого является таракан. Он улавливает самые незначительные дозы рудничного газа, которые не способен обнаружить ни один из известных приборов. Малейшая опасность - таракан дает сигнал предупреждения.
Бионики полагают, что принцип функционирования органов обоняния мухи, таракана и других насекомых можно будет в дальнейшем широко использовать во входных устройствах вычислительных машин и газовых хроматографах*. А пока...
* (Хроматограф - прибор для анализа химического состава веществ хроматографическим методом.)
Пока ученые заняты поиском в мире животных организмов, способных автономно выполнять функции газоанализаторов и запахолокаторов в различных областях производства и научных исследований. Для такой роли биологические системы должны отвечать двум требованиям: обладать высокочувствительным обонятельным аппаратом, который мог бы воспринимать тот или иной интересующий нас запах в самой мизерной концентрации, реакция па обнаруженный запах должна быть немедленной, простой, наглядной и понятной.
Идея эта в общем-то не новая, но широкой реализации до недавнего времени она не получила, по весьма простой причине: мы очень мало знали об органах обоняния живых существ, точнее, об их способностях и возможностях. Из всего многообразия животного мира человек длительное время использовал в качестве запахолокаторов лишь три-четыре вида. Известно, например, что еще в начале нашего века во многих странах мира функцию дегустаторов рудничного газа выполняли канарейки. Эти певчие птички настолько чувствительны к ядовитым газам, что при ничтожном количестве этих газов в шахте канарейки теряют сознание. Однако добрая порция кислорода снова приводит их в чувство.
Бывалые моряки, несомненно, помнят те времена" когда в списках экипажей подводных лодок числились... белые мыши. Дело в том, что в свое время даже "владычица морей" Англия строила лодки, которые освещались газолином - жидким углеводородом, представлявшим огромную опасность при малейшей небрежности. Выяснилось, что белые мыши чрезвычайно чувствительны к запаху газа и моментально предупреждают о его утечке своим писком. На содержание мышей отпускались даже специальные деньги, включавшиеся в общую расходную ведомость команды.
Запахолокациоиные способности белых мышей используются и ныне. Этих животных берут с собой на работу горняки ряда стран для обнаружения рудничного газа. Чувствуя запах газа, животные начинают метаться в клетке.
У горняков есть еще один давний и верный друг - чиж. Каждое утро перед началом работ в лабиринт угольных шахт английского городка Мансфильд спускаются два специалиста. Они везут с собой большую клетку с... чижами. Шахтеры с большим уважением и доверием относятся к этой птице, которая не раз спасала их от смертельной опасности. Дело в том, что чиж совершенно не переносит присутствия окиси углерода, он умирает, вдохнув малейшую порцию этого газа. Чуткая птица беззаветно служит уже многим поколениям горняков.
Не менее важную спасательную службу, правда другого рода, давно несут наши четвероногие друзья - собаки в Австрийских Альпах, где каждую зиму с горных хребтов обрушиваются снежные лавины, забивающие ущелья, сносящие дома и целые поселения.
Местные жители хорошо знают все приметы лавиноопасных склонов. Они даже назвали некоторые лавины, скатывающиеся с гор в одних и. тех же местах и в одну и ту же пору, собственными именами. И к приходу, скажем "Карла" или "Иоганна" население принимает меры безопасности. И все же на горных дорогах Австрии путника постоянно поджидает опасность быть погребенным иод снегом. Не раз в лавины попадали лыжники, лесорубы, крестьяне, работающие в горах, дети, возвращающиеся из школы. В таких случаях обычно сразу же создаются спасательные отряды добровольцев. Но лавины захватывают иногда очень большую площадь. Нелегко отыскать под глубоким снегом пострадавшего. И тут на помощь человеку приходят живые запахолокаторы - собаки.
Далеко не каждая собака может справиться с трудным делом розыска погребенных под снегом. Необходимое качество лавинной собаки - хорошо развитый нюх. А у собак, выросших в городе, нюх несколько притуплён. К тому же одно дело - отличить среди других человека, запах которого знаком собаке, и совсем другое - в бурю или туман учуять неизвестного, погребенного под лавиной. Дрессировка лавинных собак - дело очень сложное. Сначала их обычно заставляют искать какую-нибудь вещь хозяина, закопанную в снег. Следующий этап - отыскать спрятанного под снегом хозяина. Потом наступает самое трудное - приучить собаку разыскивать незнакомых людей. После умелой дрессировки лавинная собака отыскивает и тех, кто заблудился в горах в туман или ночью. Четвероногий запахолокатор несет свою трудную и сложную горноспасательную службу безотказно в любую погоду, в любых условиях.