ЗНАК ВОПРОСА 1995 № 01: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

И нынешний заведующий лабораторией общих и прикладных проблем хеморецепции стал показывать мне свое хозяйство.

Новинок много. Но прежде всего меня, конечно, интересовала судьба «электронного носа». Оказалось, современная модификация «Пурги» уже умещается в портфеле и весит всего 4,5 кг. С устройством можно работать не только в лаборатории, но и, так сказать, в натурных условиях. Александр Михайлович тут же продемонстрировал, как это делается.

Устройство разделено на три блока. Первый — набор чувствительных датчиков-сенсоров — умещается в футляре размером с коробку для духов. При необходимости его можно укрепить на телескопической ручке и просунуть в любой закуток. Во втором блоке заключена вся электроника, необходимая для определения того, чем именно пахнет. И, наконец, в третьем блоке помещаются ни-кель-кадмиевые аккумуляторы и «побудитель расхода», как его назвал Королев, то есть мембранный насос, прокачивающий воздух через систему.

В общем, как и прежде, я вижу перед собой искусственный аналог природного носа. Насос выполняет роль легких, прокачивающих воздух через носовую полость, электроника служит «мозгом», распознающим запахи, ну, а роль чувствительных элементов в носу отведена полимерным мембранам. Все это, правда, пока не удалось ужать до размеров естественных аналогов, но работы в данном направлении активно ведутся. Королев обещал, что во время следующего моего визита он сможет показать «электронный нос», весящий уже порядка… 100 г!

Тем не менее и тот «нос», что имеется в наличии сегодня, умеет уже достаточно много. Скажем, ни одна собака-ищейка не способна уловить запах человека в помещении, где сильно пахнет бензином, ацетоном, краской, или когда следы присыпаны пахучим веществом, например, табаком. А вот электроника может! Причем в отличие от индикаторов, работа которых основана на улавливании инфракрасного, теплового излучения живых существ, данная система способна отличить человека от других млекопитающих — скажем, крыс, обычно во множестве населяющих складские помещения. Сигнал тревоги будет поднят лишь в том случае, когда в охраняемое помещение действительно проникает посторонний.

— Правда, настоящим Шерлоком Холмсом «электронный нос» еще не стал, — улыбается Королев. — Если помните, знаменитый сыщик по нескольким характерным признакам чуть ли не полностью восстанавливал облик злоумышленника. Наши «носы» пока не в состоянии отличить одного человека от другого. Зато на определенные запахи, скажем, метан или наркотики, нюх у них отменный — в 10 раз лучше, чем у той же собаки!..

Такая особенность позволяет «искусственному носу» найти применение во многих отраслях науки, техники и народного хозяйства. Скажем, вынюхивая метан, можно очень быстро обнаружить, а затем и устранять утечки в газопроводах. Есть сведения, что в районе многих месторождений угля и нефти тоже наблюдается повышенная микроконцентрация этого природного газа. Стало быть, «электронный нос» способен отыскивать и залежи данных полезных ископаемых. Заинтересовались новинкой и медики. Они полагают, что многие болезни, такие, например, как тонзиллит, дифтерит, подагра и многие другие, имеют специфические запахи, уловив которые, можно очень быстро поставить точный диагноз заболевания…

— Все это, конечно, хорошо, — сказал я Александру Михайловичу, — ну, а какой, скажите, пожалуйста, прок от вашей разработки обыкновенному человеку, так сказать, обывателю?

— А вы когда-нибудь задумывались, чем пахнет новая мебель? — вопросом на вопрос ответил Королев.

Признаться, такой оборот дела меня несколько огорошил: а, действительно, чем?

Оказывается, современная мебель из ДСП въезжает в квартиру вместе с целым букетом запахов — и далеко не все из них полезны для здоровья. Фенолформальдегидные смолы и прочие вещества, входящие в состав клеев и лаков, выделяют в атмосферу самые настоящие отравляющие вещества, концентрацию которых в квартире, конечно, вряд ли кто замерял. А надо бы… Тогда, по крайней мере, будешь точно знать, отчего болит голова и кому выставлять счет за подпорченное здоровье.

А пища?.. Обратите внимание, ваша кошка или собака зачастую воротят нос от колбасы, которую вы только что принесли из магазина. А мы ничего, лопаем: наши анализаторы не так чувствительны к запахам, как у животных. И, бывает, травимся… «Электронный нос» в портативном варианте позволил бы учуять порчу еще в магазине или на рынке, и вы не потратили бы деньги понапрасну.

Или вот еще один поворот темы. Не для кого ведь не секрет, что семьи наши стали менее прочными. Говорили мы и о причинах того — современные мужчины зачастую не способны выделять соблазнительные для женщин запахи. Но положение ведь можно исправить, если знать наверняка, в чем причина семейной аварии. «Электронный нос» мог бы дать точный анализ ситуации.

Мог бы… Но, к сожалению, пока не может. А причина тому одна — нет у нашего государства денег ни на науку, ни на любовь, ни на «электронные носы»… Так что все мы в итоге остаемся с носом. Каждый — со своим собственным.

ЧЕМ ПАХНЕТ ДЕЛО?

И все-таки мне не хотелось закончить свой рассказ на грустной ноте, не хотелось бы, чтобы вы печально повесили носы. И потому в заключение давайте поговорим о чем-нибудь хорошем, хотя бы о горизонтах одорологии. Ведь новые, обнадеживающие сведения о запахах, их изучении и применении приходят, если не каждый день, то все-таки довольно часто. Приведу лишь некоторые из потока сообщений.

…Сразу нужно оговориться, что «искусственный нос» — название для прибора, созданного сотрудниками двух академических НИИ — Института общей физики и ФИАНа имени П. Н. Лебедева, — несколько неудачное. Хотя бы потому, что данный «нос» может анализировать даже те соединения, которые вовсе не пахнут. В таком случае он как бы пробует их на вкус.

Происходит же это следующим образом. Прибор по своему принципу действия несколько напоминает локатор. Только в исследуемое вещество посылается не радиоимпульс и не ультразвук, а луч лазера. Попадет в этот луч молекула — и тотчас оставит в его спектре след, темные полосы, которые физики называют спектром поглощения. Каждая молекула «наследит», конечно, по-своему, — ив приемник попадают, образно говоря, «отпечатки ее пальцев».

Ну, а дальнейшее, как говорится, дело техники. Спектр тотчас анализируется с применением новейшей вычислительной техники, и вскоре на стол исследователя может быть положена справка с точным указанием, какие именно молекулы и в каком количестве встретил на своем пути лазерный луч. Причем работает этот комплекс настолько быстро, что «искусственный нос» при необходимости может выдавать подряд целую серию моментальных снимков-анализов, своеобразных кадров. А если сопоставить их вместе, получится некий фильм — скажем, «кино» о жизни муравейника с точки зрения запаха. Быть может, посмотрев такой «фильм» и раз, и другой, и третий, исследователи наконец-таки разберутся в тех сложных процессах, которые составляют жизненные алгоритмы этих интереснейших насекомых, иерархию их общества.

…Исследователи медицинского центра имени Дж. Гопкинса и некоторых других учреждений разгадали механизм, благодаря которому нервным клеткам в носу позволяется на некоторое время отметить наличие запаха, а потом забыть о нем и подготовиться к восприятию следующего раздражителя.

Оказалось, что мембранам и рецепторам на поверхности обонятельных клеток отводится лишь малая доля секунды для восприятия запахов. А затем белок под названием «барк-2» блокирует возбужденные рецепторы запаха.

Недавно обнаруженный фермент в той или иной форме присутствует в тканях по всему организму. Судя по всему, ферменты этой группы выполняют очень важную функцию, регулируя способность клеток принимать самые разные сигналы как извне, так и изнутри организма. Фермент определяет, как долго рецептор имеет право воспринимать тот или иной раздражитель, а затем приводит его в состояние готовности для получения следующего сигнала.

«Барк» прикрепляет химическую метку — фосфатную группу — к активированному рецептору, что позволяет другому белку, под названием «дета-аристин», связаться с рецептором и заблокировать себя. Если обратиться к аналогии, то «барк» можно сравнить с дирижером оркестра, который следит, чтобы все музыканты были готовы к исполнению следующей музыкальной фразы.

Исследователь Роберт Левковец первым получил методом клонирования ген, ответственный за выработку этого фермента. Он установил его структуру и химический механизм действия. По его словам, на сегодняшний день идентифицировано шесть разных видов «барка», которые, по-видимому, занимаются в организме тем, что отключают клеточные рецепторы гормонов, химических сигналов и разных препаратов, в том числе и средств против астмы, гипертонии и болезни Паркинсона. Таким образом, по словам Левковца, получается, что, если наука овладеет способом отключения тех или иных «барков» по своему усмотрению, это может привести к резкому усилению действия ряда лекарств.

…По данным ООН, мировые потери урожая от насекомых-вредителей составляют около трети общего сбора. Понятное дело, специалисты всего мира ломают себе головы, как получше защитить поля, сады и огороды от орд прожорливых букашек и прочих насекомых. Испробовано уже многое — и ядохимикаты, и огонь… Но, пожалуй, наиболее действенным средством борьбы на сегодняшний день оказался запах.

В одной из лабораторий Института эволюционной морфологии и экологии животных РАН, где работает доктор биологических наук Е. Н. Поливанова, вам могут показать несложный инструмент, уже прошедший испытания на плантациях томатов и кукурузных полях. Да-да, вы догадались правильно: небольшая деревянная площадка, установленная на шесте, покрыта клейким веществом и буквально усеяна основными вредителями томатов и кукурузы, — бабочками хлопковой совки. Насекомых так много, что не сразу замечаешь небольшую оранжевую капсулу в центре площадки. Она заполнена синтетическими феромонами. Нашим ученым удалось подделать запах так искусно, что самцы хлопковой совки слетаются на площадку за многие километры. И находят печальный конец на клейкой дощечке. А самки, оставшиеся без женихов, не могут принести потомства, а значит, и сколь-нибудь серьезный вред полю.

…Английские пивовары используют теперь в своем деле нового контролера. В его роли выступает «электронный нос». Он следит за малейшими нарушениями запаха, исходящими от солода, а это, в свою очередь, позволяет регистрировать и исправлять вовремя нарушения технологии.

Это устройство, созданное Дж. Гарднером из Гарвардского университета, прежде чем приступить к делу, прошло предварительное обучение у профессиональных дегустаторов. Ну, а затем стало и превосходить их. Ведь в отличие от человека электроника никогда не устает и не ошибается.

Чувствительный элемент «носа» состоит из 12 полимерных нитей, каждая из которых создана из особого пластика, отличающегося разной электропроводностью. Набор нитей адсорбирует пары пива, в результате чего электропроводность каждой нити меняется по своему закону. Совокупность изменений соответствует тому или иному запаху примерно так же, как каждый человек имеет свой почерк.

При градуировке прибора пивовары составили таблицу запахов, совпадающих с определенными стадиями процесса. А затем уж «электронный нос» стал сам следить, как варится пиво. Причем, как уверяют специалисты, подобную технологию в принципе можно внедрить не только в пивоварение, но и, скажем, в технологию переработки табака. Так что дайте срок, «электронный нос» окажется не только в пиве, но и в табаке!