Интересно, что обонятельная система имеет в основном сходное строение у большинства изученных до сих пор живых оргазизмов (за исключением растений). Периферические нервы с рецепторами сходятся в клубочки нервной ткани и в конечном итоге связаны с определенными областями мозга. Мы видим одни и те же строительные блоки у самых разных живых существ, от мух до людей.

Итак, хотя обоняние устроено более или менее одинаково у всех животных, оно, несомненно, имеет различное происхождение. Конвергентная эволюция на длинном пути от насекомых к человеку, вероятно, породила сходство между представителями различных классов. Для того чтобы все живые существа могли чувствовать запахи, их нос должен быть оснащен какой-либо формой химических детекторов, нейронов, которые могут улавливать различные молекулы в воздухе или в воде.

Восприятие и идентификация молекул происходят в обонятельных рецепторах, которые расположены в мембране обонятельных нервов – чувствительных нейронах. Рецепторы состоят из белков, молекулярные цепочки которых семь раз пронизывают мембрану нервной клетки. Они образуют карманы и складки, в которые молекулы аромата входят, как ключ в замок. Если ключ соответствует, он запускает нейрохимический процесс, называемый каскадом передачи, который приводит к электрической реакции нервной клетки. Затем этот сигнал может пройти по аксону нейрона к первой обонятельной станции мозга.

Но прежде чем изучить, что происходит в мозге, давайте посмотрим на микроокружение обонятельных сенсорных нейронов. В носу всех млекопитающих, птиц и других наземных позвоночных нервные клетки контактируют напрямую с воздухом. Это единственное место в нашем теле, где нейроны непосредственно подвергаются воздействию среды. Поэтому нос снабжен защитным слоем слизи, который окружает открытые нейроны. У насекомых и других членистоногих нейроны заключены в маленькие волоски на антеннах и педипальпах («носах» насекомых). Каждый из этих крошечных волосков также содержит слизь. По составу она похожа на морскую воду, но в ней много белков, поэтому слизь становится вязкой и сложнее испаряется. Белки также помогают жирным молекулам растворяться в «морской воде» носа.

От антенн и носа обонятельные сенсорные нейроны тянут свои аксоны к обонятельной луковице (у позвоночных) или антенной доле (у членистоногих) головного мозга. Эти первичные обонятельные центры мозга более или менее сходны у всех описанных здесь животных. Аксоны нейронов идут от носа к маленьким шарикам нервной ткани, называемым клубочками. Каждый тип обонятельных нейронов, продуцирующих обонятельные рецепторы определенного типа, нацеливается на определенный клубочек в луковице/доле. Таким образом, когда нейроны в носу или антеннах активируются, клубочки «раскрашиваются» картой активности. У насекомых – от пятидесяти до пятисот клубочков, у мыши их около двух тысяч, а у человека – еще больше.

Обработка информации частично происходит в обонятельной луковице или антенной доле с помощью рассеянных локальных нейронов, которые транспортируют информацию от одной маленькой сферы к другой и тем самым создают возможность влияния разных запахов друг на друга. В конце концов обработанное сообщение выходит из доли/луковицы через нейроны, связанные с высшими отделами мозга; здесь происходит восприятие, запоминание, принятие решений и другие когнитивные процессы.

А как насчет множества обонятельных сообщений, которые передают представители одного биологического вида друг другу и представителям другого вида? Что ж, для таких нейромедиаторов существует специальная терминология. Подробнее о ней рассказывается в следующих главах, здесь мы лишь упомянем некоторые из терминов.

Пахучее вещество, которое передает сообщение между особями одного и того же вида, называется феромоном. Типичный пример можно найти у сук, которые, когда у них течка, посылают обонятельное сообщение, которое призывает всех кобелей в этом районе: «Приходите и спарьтесь со мной!» В следующих главах мы приведем много примеров феромонов и их действия.

Другие нейромедиаторы передают сообщения между разными видами. Обычно их различают в зависимости от того, кто получает от них пользу: отправитель или получатель. Если они приносят пользу получателю, говорят о кайромонах. Типичным примером может служить запах, испускаемый животным-жертвой – допустим, мышью, которую затем съест хищник, например кошка.

Если же запах полезен отправителю, это алломон. К этой категории относятся все аттрактанты, а также защитные механизмы, такие как у скунса, который распыляет вонючую жидкость, чтобы отогнать врагов.

И, наконец, запах-послание может принести пользу обеим сторонам. Такое вещество называется синомоном. Классический пример синомона – запах цветов, опыляемых насекомыми: цветок оплодотворяется, а насекомое получает вознаграждение в виде нектара и пыльцы.

Люди накопили большой объем информации о том, как работает обоняние, какие молекулы задействованы и какие поведенческие реакции оно вызывает. Обладая этими знаниями, мы можем планировать разные стратегии, которые принесут нам многочисленные выгоды. Электронные «носы» уже помогают нам в диагностике заболеваний, проверке безопасности и мониторинге загрязнения окружающей среды. Кроме того, существует огромная индустрия, занимающаяся изобретением новых соблазнительных ароматов для тела. Когда свиновод хочет оплодотворить свиноматку, он покупает синтетические феромоны хряка, чтобы настроить ее на нужный лад. Многие виды насекомых также можно контролировать с помощью ароматов растений или феромонов.

В этой книге мы исследуем увлекательный мир ароматов на примерах из окружающей жизни. Получив знания о наших собственных органах обоняния, их функциях и строении, мы сможем рассмотреть системы других видов и даже классов.

В нескольких главах я поделюсь увлекательными открытиями, сделанными в ходе моих собственных исследований и исследований моих коллег. Это будут истории о разных животных, а также о том, как запахи растений влияют на окружающую среду. Я начну с возможного влияния изменения климата на экологию запахов и закончу обзором того, как люди используют обширные знания о запахах и поведении, управляемом запахами, в своих интересах.

Любой, кто прошел бы по улице города тысячу лет назад, вероятно, получил бы совершенно другие сенсорные впечатления, чем мы сегодня. Если бы мы попали в 1021 год, то не увидели бы ни машин, ни самолетов, ни кораблей. Может быть, нам не удалось бы даже пройти по настоящей улице в современном понимании этого слова. Мир, без сомнения, тогда был значительно тише. Таковы были бы наши слуховые и зрительные впечатления. Но как же запахи?

Обоняние имеет несколько уровней, и в этом контексте можно задать множество вопросов: пахнем ли мы и наша окружающая среда сегодня иначе, чем тысячу лет назад? Или чем сто лет назад? Как изменились запахи в нашей среде за эти годы? Как мы, люди, повлияли на сложный ландшафт ароматов вокруг нас? Изменилось ли наше собственное обоняние и восприятие запахов? Как наша деятельность повлияла на способность чувствовать запахи? Какие процессы привели к изменениям обоняния человека и животных?

Во-первых, в 1021 году мы не почувствовали бы волну автомобильных выхлопов или зловоние местных очистных сооружений. Синтетические запахи – например духов, дезодоранта или новой машины – тогда тоже отсутствовали. И даже естественные запахи, вероятно, были другими.

С тех пор как люди вторглись во все уголки земли, мы всегда находили способы изменять и эксплуатировать окружающую среду. Приведу лишь несколько примеров: мы вырубили леса, засадили поля зерновыми, уничтожили многие растения и животных и индустриализировали мир. Эту новую геологическую эпоху, в которую мир резко изменился в результате деятельности человека, часто называют антропоценом{1}.