Nasz nos potrafi rozpoznać nawet 10 tysięcy zapachów – i zapamiętać je na całe życie. Przez dekady nauka nie rozumiała, jak to działa. Zagadkę rozwiązała Linda Buck. Odkryła, jak działa nasz układ węchowy i dostała za to Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny.
Tradycyjnie uważa się, że człowiek ma pięć zmysłów, opisywanych już przez Arystotelesa. To wzrok, słuch, węch, smak i dotyk. Współczesna nauka pokazuje, że człowiek posiada więcej zmysłów, bo kilkanaście. Nie podaję konkretnej liczby, bo ta zależy od przyjętej definicji zmysłu. Mamy przecież zmysł równowagi czy zmysł czucia głębokiego, umożliwiający odczuwanie pozycji w przestrzeni i ruchu własnego ciała.
Węch: ostrzega nas przed niebezpieczeństwem
Na potrzeby tego artykułu zapytałam znajomych, bez jakiego zmysłu nie wyobrażają sobie życia? Najczęściej mówili o wzroku. Znajomy muzyk nie chciałby stracić słuchu, kucharz- smaku. Nikt nie wskazał na węch. Węch wydaje się mniej ważny. Ale czy słusznie?
Sprawnie działający zmysł węchu pełni wiele ważnych ról w życiu Homo Sapiens: uczestniczy w procesie trawienia, bo inicjuje wydzielenie soków trawiennych i śliny. Ewolucja wyposażyła nas w węch także po to, by pomóc nam przeżyć. Wyczuwamy dym? Od razu wzmaga się w nas czujność. Węch wyostrza się u kobiet w ciąży. Tak, by unikały np. nieświeżego jedzenia, które może zaszkodzić i mamie, i dziecku.
Jak ważny jest dla człowieka węch widać chociażby w naszym języku. Mówimy, że jakaś okazja „przeszła nam koło nosa”, jesteśmy też w stanie „zwęszyć interes” albo „wyczuć pismo nosem”. Ja, po nagraniu tego podcastu, mam w planie „leżeć i pachnieć” do końca dnia!
Węch i smak: idealny duet
Węch jest silnie powiązany ze zmysłem smaku. Nie da się w pełni rozkoszować posiłkiem, jeśli mamy zatkany nos. Gdy szwankuje nam węch, np. podczas kataru, ubożeje także smak. Najpyszniejsze danie od razu wyda nam się mdłe i bez wyrazu.
Jak może wyglądać życie bez tego zmysłu wiele osób przekonało się w czasie pandemii COVID-19, kiedy jedynym z częstszych objawów zakażenia wirusem SARS-CoV-2 była czasowa utrata powonienia. Węch to także swoisty wehikuł czasu. Zapachy wyzwalają emocje i przywołują wspomnienia. Każdy z nas ma w pamięci zakodowane takie, które – gdy poczujemy je ponownie – kojarzą nam się z konkretnymi miejscami, osobami, zdarzeniami z przeszłości.
Zapach drugiej osoby a miłość od pierwszego wejrzenia
„Ale, co tam przeszłość!” – ktoś może powiedzieć. Zatem czas na koronny argument. Podobno zapach drugiej osoby może zdecydować, czy trafi nas strzała Amora! W 1975 r. szwajcarski naukowiec Claus Wedekind przeprowadził „test spoconych koszulek”. Do testu zaprosił 49 przedstawicielek płci pięknej i 44 panów. Co ważne, do badania wybrano osoby różniące się od siebie pod względem układów zgodności tkankowej. To układ, który ogrywa kluczową rolę w procesach przyjęcia lub odrzucania przeszczepu.
Wracając do testu: panowie przez dwa dni nosili czyste T-shirty, które po tym czasie włożono do pudełek i dano… do powąchania uczestniczkom badania. Ich zadaniem było opisanie każdego zapachu: czy jest przyjemny, intensywny, seksowny?
Co się okazało? Panie za bardziej atrakcyjną uważały woń koszulek noszonych przez mężczyzn genetycznie od nich różnych. W uproszczeniu można powiedzieć, że osoby, które mają inny od nas zapach, mają też inny zestaw genów. Potomstwo, które może powstać z takiego związku ma zatem większe szanse przyjść na świat zdrowe i przetrwać. Zatem, gdy mamy katar może być nam trudniej ocenić, czy nowo poznana osoba to nasza „duga połówka”.
Linda Buck: odkrywczyni jednej z ważnych zagadek natury
A teraz wracam do bohaterki naszego artykułu, dzięki której została odkryta jedna z tajemnic natury. Odkrycia Lindy Buck znacząco poszerzyły naszą wiedzę o zmyśle węchu, ukazując złożoność i precyzję mechanizmów, które pozwalają nam rozpoznawać i interpretować różnorodne bodźce zapachowe. Najpierw jednak przenieśmy się w czasie i przyjrzyjmy życiu przyszłej Noblistki…
Jesteśmy w 1947 roku. W Seattle, mieście otoczonym górami, lasami i morzem. Linda Buck miała dwie siostry. Mama była gospodynią domową, niezwykle serdeczną i dowcipną osobą, uwielbiała rozwiązywać łamigłówki słowne i krzyżówki. Tata – inżynier elektryk, przysłowiowa „złotą rączka”. Mała Linda była dzieckiem ciekawym świata i szybko się nudziła. Podobno, gdy jej siostry urządziły pogrzeb chomika, ona go wykopała. Bo chciała wiedzieć, jak przebiega proces rozkładu. Nic dziwnego, że wpadła na taki pomysł, bo cieszyła się dużą swobodą. Od rodziców słyszała, że może osiągnąć wszystko, czego zapragnie w życiu.
Linda Buck nie od razu wiedziała, czym chce się zajmować w zawodowym życiu. Zależało jej, by pomagać innym, dlatego pierwszym wyborem studiów była psychologia. Z czasem jej zainteresowania się rozszerzyły i zaczęła rozważać inne możliwości zawodowe. Żaden jednak pomysł nie wydawał się być tym właściwym. Olśnienie przyszło, gdy zapisała się na kurs immunologii. Ta gałąź nauki zafascynowała ją na tyle, że postanowiła zostać biologiem. W 1975 r. rozpoczęła studia w tym kierunku w Uniwersyteckim Centrum Medycznym w Dallas. Był to wówczas ważnym ośrodek naukowy w tej wciąż młodej dziedzinie jaką była immunologia. I to jest moment, gdy na zawodowej drodze Lindy stanęła ważna osoba, promotorka pracy magisterskiej, Ellen Vitetta. W jednym z wywiadów powiedziała, że przez ponad 30 lat nauczania młodych mikrobiologów nigdy nie spotkała nikogo, kto zadawałby tyle pytań, co Linda Buck.
„Nie mam na myśli tylko pytań o jej pracę. Mam na myśli pytania typu: ‚Dlaczego niebo jest niebieskie? Dlaczego ten kwiat jest różowy?’ — tego typu rzeczy. Wiedziałam, że w końcu zada odpowiednie pytanie. Znajdzie odpowiedź na nie i otrzyma Nobla. – powiedziała naukowczyni. Panie pozostały w bliskim kontakcie przez całe lata. Vitteta towarzyszyła Lindzie w Sztokholmie podczas ceremonii noblowskiej.
Linda Buck na tropie tego, jak działa zmysł węchu
Ważnym krokiem dla Lindy Buck były studia podoktorskie na Uniwersytecie Columbia. Jej zainteresowania badaniem systemów biologicznych na poziomie molekularnym zaprowadziły ją do laboratorium Richarda Axela. Przez jakiś czas pomagała mu w badaniach nad układem nerwowym ślimaka morskiego. Ale w 1985 r. przeczytała artykuł, który po raz pierwszy skłonił ją do zastanowienia się nad tym, jak wyrafinowanym urządzeniem jest nos. Poczuła, że trafiła na zagadkę, którą chce rozwikłać. No bo jak to się dzieje, że ludzie i inne ssaki mogą wykrywać nawet 10 000 substancji zapachowych i jak niemal identyczne substancje mogą generować różne percepcje zapachowe?
Ponieważ receptory zapachowe wymykały się wszystkim, którzy ich szukali, Buck i Axel postanowili spróbować innego podejścia. Zamiast szukać samych receptorów, postanowili poszukać genów, które je kodują. Naukowczyni podkasała rękawy. Pracowała nad projektem po 15 godzin dziennie, przez dwa i pół roku. Nadchodzi przełomowy rok 1991. Linda i Axel publikują wyniki swoich badań. Odkryli grupę genów, kluczowych w procesie działania węchu.
Po publikacji wszystkie drzwi stały przed nią otworem. Linda objęła stanowisko profesora na Uniwersytecie Harvarda, kontynuując badania, które rozwijały wiedzę nad receptorami zapachowymi.
Nagroda Nobla dla Lindy Buck przyznana w 2004 roku
Każdy, kto mówi o Buck, podkreśla jej koleżeńskość. Jest jedną z najporządniejszych osób, które kiedykolwiek chcesz poznać. Nigdy nie miała żadnej ukrytej intencji, żeby komuś zaszkodzić, nie robiła kariery kosztem innych – to określenia, jakie o niej znalazłam w artykułach. Może i brzmią jak laurka, ale gdyby była niesympatyczną personą, to raczej peanów pochwalnych pod jej adresem by nie wygłaszano.
Lata pracy nad węchem przyniosły jej nagrodę Nobla. Właśnie w roku 2004. Mówi, że przez całe zawodowe życie robiła to, co kochała. Podkreśla, że miała wspaniałych mentorów, kolegów i studentów, z którymi mogłam badać to, co ją fascynowało. Z niecierpliwością czeka, co Natura jeszcze ujawni w przyszłości.
O jej życiu prywatnym mam dla Was niewiele. Tyle, że w 1994 roku znalazła bratnią duszę, młodszego o prawie 8 lat Rogera Brenta, kolegę po fachu, bo biologa. Na ślubnym kobiercu stanęli w 2006 roku, gdy Linda miała 59 lat. I jak w bajkach można powiedzieć, że żyli długo i szczęśliwie.
Co dały odkrycia Lindy Buck?
I na koniec krótko o implikacjach jej odkryć.
- Identyfikacja receptorów węchowych: Buck i Axel odkryli dużą rodzinę genów kodujących receptory węchowe, które są odpowiedzialne za rozpoznawanie różnych cząsteczek zapachowych. Wykazali, że każdy neuron węchowy wyraża tylko jeden typ receptora, co pozwala na rozróżnianie tysięcy zapachów.
- Zrozumienie kodowania zapachów: Badania te wyjaśniły, w jaki sposób informacje o zapachach są przekształcane w sygnały elektryczne i przekazywane do mózgu. Odkryto, że różne receptory reagują na specyficzne cząsteczki zapachowe, a kombinacja aktywowanych receptorów tworzy unikalny wzorzec dla każdego zapachu.
- Wpływ na badania neurologiczne: Odkrycia te otworzyły nowe kierunki badań nad funkcjonowaniem mózgu, zwłaszcza w kontekście przetwarzania informacji sensorycznych. Pozwoliły lepiej zrozumieć, jak mózg interpretuje bodźce zmysłowe i jak są one powiązane z pamięcią oraz emocjami.
- Zastosowania praktyczne: Wiedza na temat receptorów węchowych znalazła zastosowanie w różnych dziedzinach, takich jak przemysł perfumeryjny, gdzie pomaga w tworzeniu nowych kompozycji zapachowych, oraz w medycynie, w diagnostyce zaburzeń węchu.
- Podstawa dla dalszych badań: Prace Buck i Axela stały się fundamentem dla kolejnych badań nad genetyką i biologią molekularną zmysłów, wpływając na rozwój neurobiologii i innych nauk pokrewnych.
Linda Buck jest nadal aktywna. Kontynuuje badania nad sieciami neuronów odpowiedzialnymi za zmysł węchu, a także nad wpływem zapachów na stres i apetyt, które są dwoma obszarami ważnymi dla zdrowia człowieka. Bada także geny, które mogą wpływać na długowieczność. Bo kto wie, może jest jakiś centralny, wciąż nieodkryty mechanizm, który steruje tempem, w jakim się starzejemy?
O nagrodzie Nobla: www.nobelprize.com
Posłuchaj o innych Noblistkach:
Tu YouYou: od tradycyjnej medycyny chińskiej po nagrodę Nobla
