Мухи-дрозофилы могут различать тяжёлый водород: исследование

Новое исследование учёных из Греции и США показало, что плодовые мушки (Drosophila melanogaster) способны различать изотопы обычного и тяжёлого водорода (дейтерия). Это подтверждает новую теорию о механизме обоняния.

Эксперимент с запахом

• Исследователи под руководством доктора Эфтимиоса Скулакиса из Центра биомедицинских наук Александра Флеминга представили мухам в Т-образном лабиринте молекулу ацетофенона (одорант, используемый в парфюмерии).
• В одной ветви лабиринта молекула содержала обычный водород, а в другой — дейтерий.
• Мухи с нормальным обонянием продемонстрировали явное предпочтение молекуле с обычным водородом. Их неприязнь к дейтерированной молекуле усиливалась по мере замены большего числа атомов водорода.
• Генетически модифицированные мухи, лишённые обоняния, не показали никаких предпочтений.
• Способность различать молекулы также подтвердили, успешно выработав у мух условный рефлекс избегать определённую форму молекулы с помощью лёгких ударов током.

Подтверждение вибрационной теории

Результаты поддерживают теорию обоняния, предложенную в 1996 году соавтором работы, биофизиком доктором Лукой Турином. Согласно ей, запах определяется вибрациями молекул одоранта, а не их формой.

• Дейтерий отличается от обычного водорода наличием в ядре нейтрона в дополнение к протону, что примерно удваивает его массу.
• Более высокая масса означает, что связи дейтерия с другими атомами в молекуле вибрируют медленнее, чем связи обычного водорода.
• Согласно доминирующей теории («ключ-замок»), запах определяется формой молекулы, подходящей к рецепторному белку.
• Теория Турина предполагает, что электроны одоранта могут преодолеть рецепторную мембрану, только если связи в молекуле вибрируют на строго определённой частоте. Разная вибрация обычной и дейтерированной молекул одной формы должна приводить к разному запаху.

Дополнительное подтверждение

В качестве дополнительного подтверждения мух тестировали с нитрилами, чьи вибрационные частоты схожи с частотами связей углерод-дейтерий. Как и ожидалось, мухи испытывали к ним неприязнь.

Перспективы

Хотя способность человека различать соединения с обычным и тяжёлым водородом не доказана, доктор Турин сообщает о неподтверждённых данных о подобной способности по крайней мере у одной собаки.

Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).