упоительны для всех без исключения; ароматы жарящегося мяса и свежевыпеченного хлеба пленительны и аппетитны. По контрасту с ними вонь мочи, гнилостный запах несвежей пищи или прогорклого жира мгновенно вызывают отвращение. Наша реакция на них, скорее всего, носит врожденный характер и представляет собой своего рода защитный механизм, не дающий нам съесть вредную для здоровья еду или помогающий избежать опасной ситуации.

Помимо этих особых случаев нашу реакцию на запахи часто определяет прошлый опыт и те ассоциативные связи, которые у нас установились между ольфакторными воспоминаниями и ситуациями, в которых они возникли. Иногда вкус и запах какого-то конкретного блюда нравятся нам потому, что напоминают о детстве. Или, например, мы ненавидим запах земляники только из-за того, что так пахло лекарство, которое нас когда-то заставляли принимать.

Гедонические свойства запаха напрямую зависят от его интенсивности. Обонятельные образы, возникающие в мозгу, очень конкретны и вызывают воспоминания и эмоции только тогда, когда в точности соответствуют тем паттернам, что хранятся у нас в памяти и ассоциируются с определенным опытом. Какой-нибудь вторичный ингредиент, случайно обнаружившийся в знакомом блюде (например, особая пряная травка), способен мгновенно вызвать к жизни целую счастливую картину, воспоминание о которой хранилось где-то в отдаленных кладовых памяти.

Этот эффект бывает настолько сильным, что даже отталкивающие ароматы могут казаться приятными и желанными, когда связываются с особенно хорошими эпизодами прошлого. Очень распространенный пример – запах навоза, способный напомнить жителям современного города о природе, деревне и чистой окружающей среде.

Запахи как химические послания

Давайте попробуем проследить жизнь ольфакторного сигнала в развитии: от молекулы, переносящей некий пакет химической информации, до осознанного восприятия запаха. Первым делом нужно рассмотреть структуру молекул и попробовать выявить их скрытые обонятельные свойства.

Прежде всего оговорим еще раз, что запахи переносятся молекулами, которые проникают к нам в нос и физически взаимодействуют там с обонятельными рецепторами. Сама идея, что прямо у нас в носу оказалось что-то дурнопахнущее, может кого-то привести в ужас – и, как ни досадно, именно это и происходит в действительности. Но пусть вас успокоит мысль, что это всего лишь несколько молекул: их и в самом деле вполне достаточно, чтобы вызвать обонятельные ощущения. Это так мало, что даже самые продвинутые и чувствительные аналитические инструменты не сумели бы их засечь. Сколь бы беден и немощен ни был наш обонятельный аппарат в сравнении с тем, которым оснащено большинство биологических видов, более точного аналитического инструмента для ловли запахов в окружающем пространстве наука нам пока не предоставила.

Второй шаг в этом увлекательном процессе – понять, как именно нос распознает те или иные химические соединения. Мы сравнили обонятельную систему человека с лабораторным оборудованием, – следовательно, вопрос можно сформулировать так: как именно это оборудование осуществляет химический анализ?

Для расшифровки ольфакторного языка нам потребуются ответы еще на два вида вопроса. Во-первых, мы должны хорошо себе представлять, как устроены молекулы одорантов и как от их структуры зависит запах. Во-вторых, необходимо знать, какими биохимическими механизмами пользуется обонятельная система для перевода закодированных в этой структуре химических данных в образы и эмоции.

И то и другое очень важно. Давайте проведем параллель с другим типом сенсорного восприятия. Чтобы разобраться, как мы воспринимаем различные цвета, нужно обладать базовыми знаниями не только о природе и свойствах света, но и о спектре волн, к которому чувствителен человеческий глаз. Вдобавок необходимо знать, сколько типов фоторецепторов имеется у человека в сетчатке, как они реагируют на различные участки спектра и, наконец, как конкретный воспринимаемый цвет связан с длиной световой волны.

Вот и к изучению обонятельной системы нужно подходить примерно так же: исследовать молекулы одорантов и пытаться выявить их структурные параметры, которые нос считает самыми важными и которые можно соотнести с теми или иными ароматическими свойствами.

На самом деле такими вопросами человек задавался с древнейших времен. Обонятельные реакции носят мгновенный характер и охватывают все аспекты жизни, – неудивительно, что столь яркие ощущения всегда вызывали любопытство и желание понять, как и откуда они берутся.

Мысль о том, что летучие молекулы физически взаимодействуют с обонятельным органом, в целом приняли не так уж давно. Более ранние теории пытались объяснить ольфакцию, например, тем, что молекулы пахучего вещества создают некое излучение наподобие звука и света и тем самым стимулируют обонятельные рецепторы на расстоянии. Наука списала эти теории в утиль естественным образом, после того как биохимия и молекулярная биология открыли белки, способные распознавать молекулы одоранта, взаимодействуя с ними непосредственно. Любопытно, что в пику всем этим умозрительным концепциям Лукреций еще в I веке до н. э. написал трактат «О природе вещей», основанный на учении Эпикура, где выдвинул предположение, что обонятельные ощущения возникают вследствие контакта крошечных частиц пахучего вещества с человеческим носом.

Хотя само понятие молекул в те времена не было еще развито, это не так уж далеко от нашего современного понимания вопроса. Более того, в своем анализе обоняния Лукреций пошел еще дальше и высказал некоторые идеи, которые подтвердились лишь недавно благодаря новейшим биохимическим исследованиям. Так, он предположил, что разные обонятельные характеристики веществ могут зависеть от формы тех самых крошечных частиц: частицы с гладкой поверхностью порождают приятные ароматы, а шершавые и колючие – запахи грубые и отвратительные. Только в 1960-е годы форма молекул действительно была признана решающим фактором, определяющим запах.

В следующем разделе мы с вами рассмотрим несколько простейших молекул одорантов и попробуем выявить физические и химические характеристики, коррелирующие со свойствами запаха. Проще говоря, мы сосредоточим наше внимание на том, какую роль играют стереохимические параметры молекулы, такие как размер и форма. Наши эксперименты будут основаны на знакомых запахах, встречающихся в повседневной жизни.

Запахи и молекулярная структура

Когда химик хочет описать то или иное вещество, он прежде всего смотрит на его макроскопические свойства, которые легко поддаются наблюдению и измерению. Начнем с того, что вещество может находиться в твердой, жидкой или газообразной форме. Оно может иметь цвет – или не иметь его. Оно может по-разному проявлять себя в химических реакциях в зависимости от температуры и множества других параметров. Все эти свойства напрямую связаны с его химической структурой. Нередко по одному этому признаку можно правильно определить многие отличительные черты вещества, например его физическое состояние, растворимость и цвет.

Так можем ли мы предсказать его запах? Теоретически могли бы, если бы знали, какие молекулярные характеристики соответствуют реакциям нашего носа на разные химические соединения. Но способны ли мы определить запах вещества только на основе его физического облика, реактивности или оптических свойств? Нет, ни в малейшей степени. Пытаясь дать определение запаха, мы все равно не сможем избежать отсылок к обонятельной системе. Запахом сможет считаться только