Текст книги "Я познаю мир. Тайны человека"

Автор книги: Б. Сергеев

сообщить о нарушении

Текущая страница: 10 (всего у книги 17 страниц)

Понюхай, чем пахнет!

В обыденной жизни мы обычно не замечаем, что постоянно пользуемся обонянием. Оно кажется нам лишним, необязательным и по сравнению со зрением, слухом и кожной чувствительностью не приносящим нам никакой пользы. Но случись у нас насморк, на несколько дней снизивший обоняние, и пища сразу делается невкусной. Виновато в этом не небольшое повышение температуры и не легкое недомогание, часто сопровождающееся снижением аппетита, а именно нарушение обоняния.

Любой посторонний запах, даже приятный, резко снижает привлекательность любой пищи. Пролейте в щи какие–нибудь духи, даже самые лучшие и дорогие, например французские «Шанель» или отечественные «Золото скифов», и попробуйте съесть тарелку этих щей. Чтобы испортить аппетит, не обязательно добавлять в пищу пахучие вещества. В помещении, где царит неприятный запах, даже изысканные лакомства в рот не пойдут.

На человеческий вкус, запахи делятся на приятные и очень приятные, на неприятные и практически непереносимые. Интересно, что всем животным нравится их природный запах, и при общении между собой они не стараются его изменить. Только хищники, отправляясь на охоту, стараются перепачкаться в чем–нибудь пахучем, замаскировать каким–нибудь посторонним запахом свой природный. Наверное, каждому приходилось наблюдать, как хорошо воспитанная собака, найдя в парке дохлого воробья или голову сырокопченой рыбы, начинает на них кататься и об них тереться. Хищники это делают для маскировки, чтобы возможная жертва их не учуяла. Манера маскировать свой запах у хищников врожденная, и отучить собаку от этой вредной привычки практически невозможно. Так относятся к своему запаху животные, и только у людей появилась привычка при общении друг с другом маскировать свой природный запах. Для этого изобретены всевозможные одеколоны и духи. А между тем запах молодого, здорового и, надо ли говорить, чистого тела воспринимается нами как очень привлекательный и приятный.

Многие животные, в том числе собаки, обладают непревзойденным обонянием. Мой песик не испытывает ни малейшего затруднения, когда его просят найти из дюжины расставленных на полу тарелок ту, к которой я накануне прикоснулся пальцем, и ни в коем случае не спутает ее с тарелкой, до которой дотронулась моя жена. Собаки по следам прекрасно находят дичь, разыскивают преступников, на таможне обнаруживают тщательно спрятанные наркотики.

А многие ли из вас, ребята, могут похвастаться тем, что с закрытыми глазами отличат по запаху своего братишку от 5–6 его сверстников или определят, что из одежды принадлежит матери, а что отцу?

Как известно, для анализа запахов предназначен нос. На внутренних стенках носовых обонятельных полостей находятся обонятельные клетки. Чувствительность носа в первую очередь зависит от общего количества обонятельных клеток, которыми .располагает человек и животные. У людей площадь стенок обонятельной полости равна всего пяти квадратным сантиметрам, на которых расположено около 6 миллионов обонятельных клеток. У собак площадь стенок обонятельных полостей достигает 100 квадратных сантиметров и содержит около 220 миллионов чувствительных клеток. В 35 раз больше! В результате нос собаки в миллион раз чувствительнее человеческого.

Обонятельные клетки человека не обладают высокой чувствительностью. Они способны почувствовать запах и возбудиться, если на клетку будут одновременно действовать не менее 8 молекул пахучего вещества. Только тогда чувствительная клетка начнет посылать информацию в мозг. В свою очередь, мозг ощутит запах, если получит сообщение не менее чем от 40 обонятельных клеток.

Каждая обонятельная клетка человека снабжена одним из 7–14 типов приемных устройств, каждое из которых настроено на восприятие лишь одного типа запахов. 7–14 типов приемников не много, тем не менее обонятельно одаренные люди узнают с их помощью больше 10 тысяч запахов. Кролик, вероятно, располагает 24 типами приемных устройств, а собака 25–35. От количества приемных устройств зависит способность различать и запоминать близкие запахи.

Мизерные обонятельные способности современного горожанина отчасти объясняются плохой тренированностью нашего носа. А вот пигмеи африканских джунглей во время охоты широко пользуются им. Среди промысловых охотников Сибири попадаются люди, способные в кромешной тьме свободно ходить по лесу. Обоняние помогает им ощущать запах древесных стволов и не натыкаться на них в потемках. Слепые от рождения люди обычно обладают утонченным обонянием, тренируя его с раннего детства, что отчасти компенсирует им отсутствие зрения.

Секреты обоняния

Нельзя сказать, что ученых не интересовал вопрос, как различают запах обонятельные клетки. Интересовал, но окончательно разобраться в этом вопросе до сих пор не удалось, хотя придумано много теорий, старающихся объяснить секреты взаимодействия обонятельных клеток с пахучими веществами.

В настоящее время большинство ученых считают, что пахучие вещества и чувствительные обонятельные клетки взаимодействуют, как ключ и замок. Видимо, запах любого вещества напрямую не связан с химическими особенностями атомов, из которых состоят молекулы пахучих веществ, а зависит исключительно от размера и формы их молекул, от распределения на их поверхности электрических зарядов или наличия особых участков. В соответствии с этим на поверхности обонятельных клеток находятся лунки, имеющие форму молекул пахучих веществ. Если молекула пахучего вещества попадает в соответствующую ей лунку и благодаря соответствию своей формы, а также с помощью электрических зарядов или других приспособлений прочно в ней удерживается, обонятельная клетка возбуждается и посылает в мозг сигнал, что ощущает присутствие молекул определенной формы, то есть о том, что уловила определенный запах.

Считается, что подобно тому, как все мыслимые оттенки цвета могут быть получены путем смешения семи основных цветов, так и запахи могут быть составлены из 7–14 первичных запахов: камфорного, мускусного, цветочного, мятного, эфирного, едкого и гнилостного.

Камфорным запахом обладают небольшие шаровидные молекулы, состоящие из 8–30 атомов диаметром 0,000 007 миллиметра.

Молекула самой камфоры, формула которой – С₁₀Н₁₆О, состоит из 27 атомов: 10 атомов углерода, 16 атомов водорода и 1 атома кислорода.

Молекулы вещества с мускусным запахом имеют форму плоского диска диаметром 0,000 001 миллиметра. У молекул с цветочным запахом – дискообразная головка диаметром 0,000 009 миллиметра и хвостиком толщиною 0,000 004 миллиметра и длиной не меньше 0,000 007 миллиметра, слегка поджатым, как у провинившейся собаки. Поэтому углубление в лунке для хвостика должно быть значительнее, чем для головки.

«Замочная скважина» для веществ с эфирным запахом имеет продолговатую форму. Ее ширина равняется всего 5, глубина 4, а длина 17 десятимиллионным частям миллиметра. Предполагается, что крупные молекулы, имеющие эфирный запах, полностью заполняют лунку, а маленькие укладываются туда по две.

Едкий и гнилостный запахи свойственны очень маленьким молекулам. Молекулы, имеющие едкий запах, несут положительный заряд, а гнилостный – отрицательный заряд. «Ключи» по форме и размеру должны соответствовать «замочной скважине». Слишком маленький «ключ» вывалится раньше, чем клетка почувствует его присутствие, а чересчур большой вообще туда не попадет. Поэтому вещества, состоящие из очень маленьких молекул, таких, как вода (она состоит из 2 атомов водорода и одного атома кислорода), и из таких больших, как многие белки, состоящие из сотен атомов разных веществ, запаха не имеют.

В молекуле пахучего вещества важно местонахождение заряда, или особой группы атомов. Они должны лечь только на соответствующее устройство «замочной скважины». От этого зависит запах. Молекула, состоящая из 11 атомов углерода, 22 атомов водорода и одного атома кислорода

СН₃–СО–СН₂–СН₂–СН₂–СН₂–СН₂–СН₂–СН₂–СН₂–СН₃

(на самом деле, молекула не имеет такой прямой линейной формы) пахнет рутой (рута – небольшое растение, в диком виде растущее в Крыму). Присмотревшись к этой молекуле, нетрудно заметить, что атом кислорода, который двойной связью крепится ко второму слева атому углерода, нетрудно переместить к третьему, четвертому, пятому или шестому атому углерода этой цепной молекулы. Что же при этом произойдет с запахом?

Оказывается, при перемещении атома кислорода к середине молекулы запах руты постепенно убывает, и возникает фруктовый запах. Видимо, существуют разные «замочные скважины» для молекул с кислородом, находящимся в конце и в середине цепочки атомов углерода.

Известно несколько веществ с общей для всех кольцеобразной формой молекул, с коротеньким хвостиком, имеющих одинаковый размер, но собранных из различных атомов и в химическом отношении не имеющих ничего общего, хотя они и обладают запахом миндаля. Замена в кольцевой части молекулы одного из атомов водорода соединением из атомов кислорода, углерода и двух атомов водорода (ОСН₂) изменяет их запах на ванильный.

Молекулы многих веществ, строго сохраняя свое химическое строение и состав, могут иметь различную форму.

Две различные формы может иметь молекула вещества, состоящего из 6 атомов углерода, 10 атомов водорода и одного атома кислорода. Упрощенно их форму можно передать следующим образом:

НС–СН₂–СН₃

СН–СН₂–СНО

СН₃–СН₂–СН

СН–СН₂–СНО

Их запах не имеет ничего общего.

Сложный запах может создаваться при одновременном действии нескольких различных молекул или благодаря тому, что молекула пахучего вещества действует одновременно разными своими частями на несколько чувствительных участков обонятельной клетки. Крупные молекулы могут одновременно дотягиваться до двух «замочных скважин». Мелкие занимают первую попавшуюся.

Гурманы и дегустаторы

Вкус пищи у человека определяет химическая «лаборатория», находящаяся во рту. Она работает в содружестве с обонятельной «лабораторией», определяя качество и привлекательность пищи. Расположение вкусового анализатора именно во рту кажется наиболее удачным, конечно с нашей человеческой точки зрения. Кое–кому это не подходит. У комнатной мухи вкусовой анализатор расположен на лапках. Ей это удобно. Сядет муха на кусочек протухшей колбасы – и ей сразу ясно, что она нашла что–то вкусненькое.

Гамма вкусовых ощущений также создается путем сочетания простых компонентов. Их гораздо меньше, чем обонятельных. Для человека называют 4: сладкое, соленое, кислое, горькое. Есть животные, способные почувствовать вкус только одного–двух элементов.

У синей мухи вкусовые рецепторы находятся на покрытом волосками хоботке. В основании каждого волоска три чувствительные клетки. Удалось выяснить, что две из них анализируют вкус, третья служит осязательным рецептором. В микроскоп видно, что одна из обонятельных клеток похожа на букву S, другая имеет форму запятой. Надев на волосок тончайшую капиллярную–трубочку, заполненную исследуемым веществом, и регистрируя электрические реакции нервных волокон, ученые подслушали, какие сообщения посылают рецепторы крохотному мушиному мозгу. Оказалось, что S–образная клетка реагирует только на сахар, а вторая – на такие вещества, как соль, кислоты, алкоголь, но ни при каких условиях не отвечает на сахар.

Сахарные рецепторы всех волосков хоботка посылают сигналы в пищевой центр и запускают его работу. Синяя муха питается сахарами. Остальные вещества, возбуждая второй вкусовой рецептор, затормаживают пищевой центр. Что попало муха есть не будет.

Вкусовые рецепторы мухи реагируют не на химическую природу, а на размер и форму молекул. Такое предположение позволило сделать специальные опыты. Синюю муху кормили четырьмя различными веществами, состоящими из одних и тех же атомов, но соединенных по–разному. Запятообразный рецептор возбуждался трмвмя из этих веществ, S–образный – четвертым.

Вкусовая «лаборатория» позвоночных, определяя вкус пищи, видимо, пользуется другими принципами: ее интересует химический состав попавших в рот веществ. В этом есть определенный резон. Едоку важно не только получить удовольствие от еды, ему не менее важно знать, съедобна ли и питательна лц пища. Ученые исследовали белки участка языка коровы, который более всего чувствителен к сладкому. Они обнаружили особый белок, легко взаимодействующий и с естественным, и с синтетическим сахаром – с молекулами, сходными с молекулами природных сахаров. Специальная комиссия дегустаторов определила, какое из испытанных веществ является наиболее сладким. Выяснилось, что чем сильнее химическая связь между белками чувствительных вкусовых клеток, тем слаще это вещество казалось дегустаторам.

Позже ученые выделили из области вкусовых бугорков языка коровы еще один белок. Он взаимодействует с молекулами веществ, имеющих горький вкус.

Вкусовая чувствительность человека и животных неодинакова. Для лосей, зайцев, бобров кора молодых осин – непревзойденное лакомство, а для человека она нестерпимо горькая. Приобретая неприятный вкус, многие беззащитные животные и растения спасаются от возможных врагов. В природе этот способ борьбы за существование имеет широкое распространение.

Его, например, используют для обороны примитивные морские животные – асцидии. Они бывают разных размеров – от нескольких миллиметров до полуметра в высоту. Внешне асцидии похожи на мешочек или солдатский кисет, набитый табаком. Ни колючек, ни когтей, ни щупалец они не имеют и обороняться не в состоянии. Конечностей у них тоже нет и удрать от врагов они не могут, так как ведут неподвижный образ жизни, намертво прикрепившись к чему–нибудь твердому. Как же они спасаются от врагов? Что позволяет им выжить?

Оказывается, что у асцидий просто нет врагов, так как они приобрели очень кислый вкус, что для морских организмов является большой редкостью. Кроме того, в теле асцидий концентрация редкого в природе вещества ванадия в 500 раз выше, чем в окружающей морской воде. Ванадий тоже делает пищу невкусной, а если он содержится в ней в больших количествах, то и несъедобной. Вот почему асцидий в море никто не обижает!

Лакомки

У человека и позвоночных животных анализ вкуса пищевых веществ осуществляется в специальных приемниках – вкусовых почках. Эти крохотные овальные образования находятся у человека на вкусовых сосочках слизистой оболочки языка. В микроскоп видно, что почки, как апельсины из долек, сложены из продолговатых клеток. Часть этих клеток – вкусовые. У них на верхнем конце находятся маленькие штифтики, высовывающиеся в полость пор, открывающихся на поверхности языка. Штифтики – аналоги ворсинки, которую положено иметь любой чувствительной клетке. Они и являются приёмниками вкуса.

У взрослого человека вкусовые почки находятся только на языке. Их около 10 тысяч. Каждое из четырех основных вкусовых ощущении возникает лишь в специализированных вкусовых почках. У человека почки, чувствительные к сладкому, находятся главным образом на кончике языка, к кислому – по его краям, к соленому – по краям языка и на его кончике, к горькому – в районе корня языка.

Кажется удивительным, что вся огромная масса вкусовых оттенков строится всего из четырех первичных вкусовых ощущений. Действительно, смешивая в разных пропорциях соль, сахар, уксус и хину (одно из наиболее горьких веществ), нам никогда не удастся воспроизвести вкус телячьей котлетки, шоколадки или грибной солянки. Дело в том, что для наслаждения пищей одних вкусовых ощущений недостаточно. Нужны другие, дополнительные. Одно из главных – обоняние. Серьезное значение на вкус пищи оказывает ее температура. Подогретый арбуз или огурец, остывшее жаркое покажутся невкусными, во всяком случае, вкус их существенно изменится. На самом деле вкус остывшего мяса или подогретого арбуза никак не меняется, ведь их химический состав остается прежним. Все дело в теплоощущении.

Существенное значение имеет осязательное чувство, зависящее от формы, размера и твердости частичек пищи. Кажется, что каша, сваренная жидко и круто, имеет разный вкус. Но это – результат вмешательства осязательного чувства. Экстракт, полученный из круто и жидко сваренной пищи, на вкус неразличим. Кстати, вкус остывшего жаркого также меняется из–за изменения осязательных ощущений. При разжевывании кусочков холодного мяса остывший жир, размазываясь тонюсеньким слоем по языку, нёбу и деснам, вызывает неприятные осязательные ощущения.

На вкус пищи влияют и ощущения, исходящие от жевательных мышц. Жесткое мясо кажется невкусным из–за дополнительных ощущений, возникающих в жевательных мышцах при возрастании нагрузки. Для восприятия вкуса пищи важны и болевые ощущения. Острый, жгучий вкус некоторых сортов пищи – результат болевых ощущений. Их вызывают многие приправы: перец, горчица, редька.

Говорят, что о вкусах спорить бесполезно: у каждого существа свои вкусовые пристрастия. Однако больше всего на свете сластён, и не только среди людей. Большинство высших животных – собаки, медведи, слоны, крысы и мыши – сластёны. Для лошади только арбузная корка может показаться большим лакомством, чем кусок сахара. Но есть животные, совершенно равнодушные к сладкому. В их числе кошки, от льва до домашней мурки.

Человека и животных можно временно лишить способности ощущать вкус пищи. В Средней Азии растет интересное растение – гимнема сильвестра. Если пожевать лист этого растения, полностью исчезнет чувствительность к сладкому, и кусочек сахара покажется совершенно безвкусным. После нескольких листьев перестает восприниматься горечь, и человек не сможет таблетку хинина отличить по вкусу от кусочка мела. Способность ощущать соленый и кислый вкус гимнема не нарушает.

Для ученых оказалось совершенно неожиданным, что у каждого человека слюна неповторима. Вероятно, на Земле нет двух людей с совершенно одинаковым составом слюны. Она важна для вкусоощущения. Вкус некоторых веществ можно ощутить только в том случае, если они растворены в нашей собственной слюне. Поместив на совершенно сухой язык каплю чужой слюны с растворенным в ней вкусовым веществом, мы не ощутим ее вкуса, пока не добавим к ней немножко собственной слюны.

Целью экспедиций многих европейских путешественников – Марко Поло, Христофора Колумба, Васко да Гамы – был поиск пути в страны Восточной Азии, чтобы получить возможность доставлять оттуда пряности: имбирь, перец, корицу, гвоздику, кардамон, ваниль. Пряности в те времена ценились на вес золота. А между тем, кроме вкусовых ощущений, никакой пользы они не приносят. Их даже нельзя отнести к пищевым веществам!

Вкус – наименее изученное чувство. Народонаселение нашей планеты быстро увеличивается, и ученые ведут поиск новых пищевых веществ. Они должны быть не только питательными, но и обладать отменным вкусом. Вот почему вкусовые почки языка привлекают сегодня пристальное внимание ученых.

Килограмм, вместивший весь мир

Познакомьтесь – мозг!

Мозг, конечно, самый важный орган человеческого тела. Он совсем небольшой. Нормальным считается мозг весом от 1020 до 1970 граммов. При этом мозг мужчины обычно весит на 100–150 граммов больше мозга женщины. Это, конечно, не означает, что мужчины на 10 процентов умнее женщин. Вообще еще неизвестно, за счет чего мужской мозг тяжелее женского. Если за счет того, что в нем гораздо больше нервных клеток, то это, пожалуй, свидетельствуют о том, что он более совершенен. А если за счет других, так называемых глиальных клеток? Этих клеток в мозгу раз в десять больше, чем нервных. Они окружают нервные клетки, создавая им и их отросткам опору. Увеличение их числа можно расценивать как лучшую защиту мозга мужчин, которые обычно чаще женщин сталкиваются с физическими перегрузками, чаще попадают в неприятные или даже опасные ситуации. Кроме того, наукой пока не установлена связь между объемом мозга и умственными способностями его обладателя. Мозг И.С. Тургенева примерно был два раза тяжелее мозга Анатоля Франса. Но разве можно сказать, что Тургенев был талантливее Франса, тем более талантливее в два раза?

Среди животных самым большим мозгом обладают киты. У синего кита он весит 6800 граммов, примерно в пять раз тяжелее человеческого. Вес мозга индийского слона около 5000, северного дельфина белухи – 2350, дельфина афалины – 1735 граммов. Сравнение не в пользу человека. Однако Закон всемирного тяготения сформулировал Ньютон, а не индийский слон.

Объем знаний, которыми владеет современный человек, значительно больше и значительно сложнее того, что людям полагалось знать в отдаленные времена. Напрашивается мысль, что человеческий мозг совершенствуется значительно быстрее, чем другие органы нашего тела, а некоторые из них даже деградируют, как, например, ослабло у людей обоняние. 3 дальнейшем человеческому мозгу, видимо, будет необходимо совершенствоваться еще быстрее.

В связи с этим в научно–фантастической литературе не раз проскальзывала мысль о том, что у наших не очень отдаленных потомков тело и конечности сильно уменьшатся и превратятся в слабые придатки ко все разрастающемуся мозгу. История становления человеческого мозга таких предположений не подтверждает.

Величину мозга даже давно вымерших существ можно определить по размерам мозговой части их черепа.

У ископаемых австралопитековых человекообразных обезьян объем мозговой коробки был невелик – от 350 до 650 кубических сантиметров. В дальнейшем рост мозга шел достаточно быстрыми темпами. У питекантропа он колебался от 750 до 900, а у синантропа увеличился до 915–1225 кубических сантиметров. У среднего неандертальца он нередко превосходит размером мозг современного европейца. Наконец, кроманьонцы были уже по–настоящему башковитыми ребятами – с объемом мозга до 1880 кубических сантиметров.

Дальше величина мозга пошла на убыль. У европейцев он сильно «усох» за последние 10–20 тысяч лет. Средний вес мозга современных африканских негров – 1316 граммов, европейцев – 1361, в том числе немцев – 1291, швейцарцев – 1327, русских и украинцев – 1377, японцев – 1374. Только мозг бурят остался большим – 1508 граммов. У египтян за какие–то 2–3 тысячи лет от царствования первой династии фараонов до 18 династии емкость черепа упала с 1414 до 1379 кубических сантиметров, то есть примерно на один кубический сантиметр каждые 100 лет.

Эта тенденция, похоже, продолжится, тем более, что современные компьютеры освободили мозг человека от необходимости совершать массу интеллектуальных (умственных) операций. Результат этого уже сегодня достаточно ощутим. 50 лет назад умение осуществлять в уме сложение, вычитание, умножение и деление, оперируя с двух–трехзначными цифрами, в отличие от сегодня, было обязательным. Компьютеры следующих поколений еще больше «облегчат» человеку жизнь. И не начнет ли наш мозг «усыхать» более быстрыми темпами?

Объем мозга связан не только с умственной деятельностью, но и с необходимостью управлять всеми процессами, происходящими в организме. Не зная размеров подчиненного мозгу «хозяйства», трудно дать ему хотя бы приблизительную оценку. Порядочный кит – это 30 тонн мышц, костей и жира. Слон весит 3000–5000, белуха – 300, а человек всего каких–то 75 килограммов. У нас один грамм мозга командует 50 граммами тела, а у рядового кита – пятью килограммами, почти в сто раз большим «хозяйством». Если же взять китов–гигантов весом 100–150 тонн, изредка попадающихся в океане, то у них на один грамм мозга приходится свыше 20 килограммов тела: огромная нагрузка для нервных клеток.