Существует ли «квантовое обоняние»?

Не так давно мы сообщали о том, что магнитный компас у птиц может работать с помощью квантовых эффектов. Однако это не единственный случай, когда биологические системы подозреваются в активном использовании квантовой механики. Учёные из Биомедицинского исследовательского центра им. Александра Флеминга (Греция) опубликовали в веб-журнале PLoS ONE статью, в которой говорят о том, что способность отличать одни запахи от других также основывается на квантовых явлениях.

Дискуссия о квантовом обонянии началась не вчера. Считается, что за запах отвечает форма молекулы: грубо говоря, если на обонятельный рецептор упадёт молекула-шар, мы почувствуем иной запах, чем от молекулы-пирамиды. Однако бывает так, что ряд молекул, разных по форме, пахнут одинаково (например, многие молекулы, у которых в составе есть водород и сера, в равной степени воняют тухлыми яйцами, невзирая на различия в пространственном строении). Чтобы объяснить такие случаи, учёные и придумали теорию квантового обоняния.

В упрощённом виде эта теория говорит о том, что обонятельные рецепторы чувствуют колебания химических связей между атомами, а такие колебания провоцируют туннельный эффект в молекуле обонятельного рецептора.

Зависит ли наше обоняние от квантовых эффектов? (Фото KidStock.)

Идея квантового обоняния показалась столь удивительной и дикой, что её тут же бросились проверять. И, казалось бы, чего проще: сделать две молекулы, одинаковые по форме, но с разными квантовыми характеристиками, например, с помощью дейтерирования, когда в молекулу вместо обычного водорода внедряется его более тяжёлый изотоп дейтерий. Такой эксперимент был поставлен в 2004 году, и его результаты оказались неутешительны для сторонников квантового обоняния: люди не чувствовали разницы между обычным ацетофеноном и ацетофеноном дейтерированным.

Но уже в 2011 году новые эксперименты показали, что дрозофилы всё-таки способны различать по запаху лёгкую и тяжёлую молекулы, несмотря на их одинаковую форму. Когда исследователи попробовали снова проверить этот результат на людях, их ждала неудача. Однако с другой молекулой всё получилось: вместо небольшого ацетофенона экспериментаторы использовали более крупный циклопентадеканон. Ни сами исследователи, ни их подопытные не знали, где какая молекула находится и вообще разные ли они, однако разницу между обычным и утяжелённым веществом почувствовать удалось. Так что в каком-то смысле авторы гипотезы квантового обоняния вернулись на утраченные позиции.

Неизвестно, правда, чего в новых результатах больше — то ли объективной научной действительности, то ли горячего желания исследователей, чтобы гипотеза квантового обоняния подтвердилась. Считать новую работу окончательным доказательством существования у нас с вами «квантовых носов» нельзя: даже те, кто уважительно и с интересом относится к этой гипотезе, говорят, что это лишь небольшой шаг в исследованиях, которые, несомненно, стоит продолжать.

Подготовлено по материалам Би-би-си.