Аксел и Бак подошли к проблеме с другого конца: решили выявить и описать гены, которые отвечают за синтез рецепторных белков. Ученым удалось обнаружить целое семейство таких генов, но подлинной сенсацией стало их большое количество – свыше 1 тысячи. Весь научный мир поразило то, что их так много – примерно 5% всего наследственного материала (генома)!
Такой большой показатель свидетельствует о том, что обоняние обеспечивается большим количеством генов, чем любое другое из чувств, будь то слух, осязание и даже зрение. Это, в свою очередь, говорит прежде всего о том, что в истории эволюции животных восприятие запахов всегда играло – и продолжает играть – чрезвычайно важную, нередко жизненно важную роль, причем даже у весьма примитивных организмов. Уже бактерии находят пищу и благоприятную среду обитания по запаху. У рыб число обонятельных рецепторных белков еще относительно невелико – около сотни, – но у более высокоорганизованных животных, обитающих на суше, обоняние служит главным средством коммуникации, идет ли речь о том, чтобы распознать опасность, найти пищу, почуять приближение врага или пометить «свою» территорию. У людей обоняние в процессе эволюции несколько притупилось – вследствие того, что мощное развитие получила речь, обеспечивающая более непосредственный обмен информацией. Если у мышей, кошек и собак вся тысяча обонятельных генов реально кодирует соответствующие рецепторные белки, то у человекообразных обезьян в активном состоянии находятся лишь 700 генов, а у людей – еще вдвое меньше.
Итак, в чем же суть открытия Л. Бак и Р. Аксела? Как уже упоминалось выше, они описали более тысячи генов, которые кодируют более 1000 белков – рецепторов, ответственных за восприятие запахов. Каждая из миллионов обонятельных нервных клеток, расположенных в носовой полости животного, имеет на поверхности мембраны лишь какой-то один вид рецепторного белка. Когда ученые проводили исследования, то они брали уже не просто отдельно взятую нервную клетку, а клетку, обладающую заранее выясненным рецепторным белком. С помощью тончайших биохимических методик было показано, что каждый рецептор реагирует на несколько различных запахов. В нервной клетке реакция белка-рецептора преобразуется в электрический сигнал. Электрический сигнал по длинному отростку передается в обонятельную луковицу, а оттуда в другие отделы мозга, в том числе и корковые структуры.
В целом же получилась следующая картина:
1) каждый отдельный рецептор может распознавать много запахов;
2) в свою очередь отдельный запах распознается, как правило, многими рецепторами;
3)