Техника - молодёжи 1971-11, страница 43

воздуха. А если насекомое не летает, как тогда создать поток воздуха? Бескрылым — кузнечикам, тараканам, сверчкам — остается шевелить усиками, что они и делают.

Строение обонятельных органов млекопитающих ныне изучено довольно хорошо. У каждой чувствительной клетки есть два отростка. Один заканчивается небольшим пузырьком, покрытым сетью нитевидных волокон. Общая площадь всех волокон составляет 6 дм². Это и есть площадь «антенны», улавливающей молекулы пахучих веществ.

Другой отросток — аксон — через тонкую пористую кость тянется прямо в мозг. Аксонов очень много — около 100 миллионов, они оканчиваются в одной из двух обонятельных луковиц мозга. В каждой луковице около 2 тыс. клубочков, и с каждым из них связано примерно 25 тыс. первичных чувствительных клеток. От клубочков к обонятельным центрам мозга идут так называемые митральные клетки. Между первичной воспринимающей поверхностью и мозговыми центрами только один переход (синапс). Более тесную связь с окружающей средой трудно вообразить.

Все эти структуры воспроизвести, конечно, невозможно. Но тем не менее уже предложено несколько конструкций «искусственных носов». Они не похожи на настоящие, однако неплохо различают запахи.

В основу своего прибора американский специалист Э. Дрэвникс положил свойство некоторых веществ менять контактный потенциал под воздействием пахучей смеси. Такие вещества называют адсорбентами, что в буквальном переводе означает «поверхностные поглотители». Если слой адсорбента нанести на золотую пластинку — электрод, а сверху к ней прижать золотую лопатку, получим контакт, чувствительный к появлению пахнущего газа. В зависимости от силы запаха на электродах рождается разный электрический ток.

В приборе Дрэвникса четыре неподвижных электрода и одна вращающаяся золотая лопатка. Ток, снимаемый с контактов, поступает через переключатель на сопротивление, а затем в осциллограф; на его экране возникают волнообразные кривые. По формам волн можно судить о типе пахучей смеси и ее концентрации.

Ученому удалось распознать 24 вида газообразных веществ, выделяемых телом человека. Какие из них свойственны здоровому организму и какие бывают спутниками заболеваний — вот вопрос, на который еще предстоит ответить. Э. Дрэвникс надеется предложить врачам новый метод диагностики, в чем-то напоминающий способ регистрации теплового состояния кожи (см. статью «Новое в диагностике: между 4 и 20 микронами» в № 9 журнала за этот год). Впрочем, ничего принципиально нового тут нет. Запах действительно сопутствует некоторым болезням (дифтерия, уремия, рак и другие). Речь идет лишь о том, чтобы ставить диагноз на возможно более ранней стадии заболевания. А для этого нужен очень чувствительный «искусственный нос».

Свойства адсорбентов использовал и шотландский ученый Р. Монкриф, хотя схема его прибора иная. Чувствительным элементом служат терморезисторы — полупроводниковые сопротивления, величина которых меняется в зависимости от температуры. Терморезисторы — один из них покрыт адсорбирующим веществом — составляют плечи известного в электротехнике мостика Уитстона (см. рисунок*). Пока пахучего газа нет, мостик остается сбалансированным и напряжения в его диагонали не возникает. Но в присутствии такого газа адсорбент начи

нает выделять тепло, терморезистор меняет сопротивление, электрический баланс моста нарушается и в диагонали появляется небольшое напряжение. На рисунке даны две схемы: обычной (а) и повышенной чувствительности (б). Сигнал поступает в усилитель постоянного тока, а затем переносится на бумажную ленту с помощью многоканального самописца.

У «электрического носа» Монкрифа много общего с обонятельным органом человека. Прибор немедленно реагирует на запахи, для его работы необходимо движение газового потока над воспринимающей поверхностью адсорбента. Устройство «устает» и должно отдыхать перед новыми опытами, а к сильному запаху быстро «принюхивается» и, подобно человеку, перестает замечать дальнейшее увеличение концентрации."

И еще одно любопытное совпадение. Кривые, выходящие из-под пера самописца, очень сходны с кривыми электрической активности обонятельного органа лягушки.

В современной литературе можно найти и другие схемы. Например, предложено поглощать и окислять пахучие вещества в электролитической ячейке на границе между газом и жидкостью. Чувствительность такого прибора к спирту особенно высока.

Подмечен еще один эффект. Молекулы вещества, «ответственного» за возникновение запаха, поглощают энергию ультрафиолетовых лучей. На этом принципе созданы сигнальные устройства, предупреждающие о появлении токсичных газов. Скажем, на фабриках химической чистки перхлорэтилен обнаруживают в ничтожной концентрации — одной десятитысячной процента.

Экспериментальные работы пока идут впереди теории. О самом механизме обонятельного ощущения нет окончательных данных, есть лишь более или менее достоверные гипотезы. Согласно одной из них, молекулы пахучих веществ излучают электромагнитные волны в инфракрасной части спектра (длина волны около 8—10 микрон).

Уже известный нам Р. Монкриф возродил на современном уровне знаний представления древнеримского поэта и философа Лукреция. В носовой полости, утверждал античный мыслитель, есть маленькие поры. Частички летучих веществ подходят к ним, как ключ к замку.

Ныне стереохимики выяснили конфигурацию многих сложных молекул. И Монкриф предположил, что обонятельные клетки снабжены лунками, которые соответствуют форме и размерам молекул основных пахучих веществ (см. рис.).

Возможно, молекулы действуют на клетки именно своей формой и размерами. Семь основных запахов обусловлены лунками семи видов. Некоторые молекулы могут входить в две разные лунки — одной стороной в широкую, другой — в узкую. При этом возникает сложное обонятельное ощущение.

Монкрифу удалось правильно предсказать запах некоторых вновь синтезированных соединений. Но его гипотеза не может объяснить колоссальную различительную способность собачьего нюха: полмиллиона оттенков. Как же их можно составить из семи основных?

У приверженцев электромагнитной гипотезы затруднений еще больше. Сегодня физики получают инфракрасные волны любой длины, однако найти среди них «пахучую» не удалось.

Не исключено, что у живых существ действует параллельно несколько механизмов обоняния, возникших на разных этапах эволюции. Словом, биологам и физикам есть что открывать. По-видимому, самые главные открытия еще впереди.

41