Билл Ханссон
Тайная сила обоняния. Доверься носу. Иди за инстинктами
Ужасная утрата
Это чувство, которое большинство людей считают само собой разумеющимся, в Великобритании оказалось в центре внимания 18 мая 2020 года. В тот день четыре самых важных чиновника здравоохранения страны выступили с совместным заявлением: «Начиная с сегодняшнего дня все лица, у которых появился постоянный кашель, лихорадка или аносмия, должны самоизолироваться». Для тех, кто никогда не слышал слова «аносмия», пояснили: «Аносмия – это потеря или изменение нормального обоняния»{28}. (Следует отметить, что объяснение было неточным. Потеря обоняния называется аносмией, а вот изменение восприятия запахов – паросмией.) Долгожданное заявление было сделано после появления свидетельств, что внезапная потеря обоняния часто является ранним признаком COVID-19 – заражения новым коронавирусом SARS-CoV-2 (Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2). Воздействие болезни на обоняние может служить потенциальным биомаркером. Поэтому все, что помогало поставить диагноз на начальной стадии болезни, играло важную роль.
Первоначально казалось, что только отдельные отчеты о случаях потери обоняния указывают на то, что она типична при COVID-19. Однако по мере распространения болезни и увеличения числа случаев заражения в медицинском сообществе также росло число сообщений о пропаже нюха. Это побудило экспертов по химическому восприятию во всем мире более внимательно изучить конкретную форму аносмии и поделиться своими знаниями, применяя гораздо более открытый научный подход, чем обычно: данные и результаты исследований были представлены в режиме реального времени. Подобный метод, несомненно, имеет свои преимущества, но есть и подводные камни.
В отчаянном стремлении узнать и рассказать миру как можно больше о новой болезни ученые выпустили так называемые препринты: отчеты об исследованиях, которые еще не прошли обычный процесс рецензирования. В условиях беспрецедентной пандемии это было очень полезно для ученых. А вот широкой публике иногда вредило. Журналисты набрасывались на новую информацию, публикуя ее под громкими заголовками и делая выводы, которые часто выдавали отсутствие подлинного научного понимания.
Некоторые препринты действительно дают подсказки к возможным ответам, но до сих пор вокруг болезни много загадок. Но достоверным – по крайней мере, во время подготовки этой книги к печати[2] – является то обстоятельство, что аносмия или паросмия могут быть распространенными ранними неврологическими симптомами, а в некоторых случаях – и единственными симптомами COVID-19. В настоящее время большинство ученых, похоже, согласны с тем, что SARS-CoV-2 использует рецептор ангиотензинпревращающего фермента 2 (ACE2) и трансмембранную сериновую протеазу 2 (TMPRSS2), чтобы прикрепить свой шиповидный белок к клеткам и заразить их.
И ACE2, и TMPRSS2 в изобилии присутствуют в носу, горле и верхних дыхательных путях; их особенно много в эпителии дыхательных путей и опорных клетках обонятельного сенсорного эпителия в носу. В самих нейронах обонятельных рецепторов ACE2 обнаруживается только в небольших количествах. Таким образом, опорные клетки носового эпителия могут служить воротами для коронавируса{29}.
Это могло бы объяснить, почему уже на ранних стадиях заболевания обоняние нарушено, хотя такие симптомы, как заложенность носа или одышка, не проявляются. А также то, почему пожилые люди более восприимчивы к заболеванию: у них больше рецепторов ACE2, чем у представителей молодого поколения.
Согласно некоторым данным, вирус может проникать в центральную нервную систему через нос и обонятельную луковицу, помимо других путей. Как уже было сказано, SARS-Cov-2, по-видимому, не воздействует непосредственно на сенсорные клетки{30}, а значит, аносмия обычно не связана с повреждением центральной нервной системы, и обоняние в конечном итоге возвращается. Тем не менее у части пациентов обоняние не восстанавливалось через несколько месяцев после выздоровления от болезни: согласно некоторым исследованиям, у больных сохранялось снижение обоняния на 10–20 процентов. Это позволяет предположить, что либо обонятельные нейроны были необратимо повреждены, либо была вовлечена центральная нервная система. Теорию подтверждает сканирование, при котором в головном мозге пациентов были обнаружены признаки заболевания. Возможно, обонятельные нейроны просто не могут восстановиться после болезни. Так что здесь еще много загадок.
Учитывая другие последствия заболевания, аносмия у пациентов с COVID-19 может первоначально проявляться как незначительный неврологический симптом, но дальнейшие исследования в этой области могут дать представление о течении заболевания, механизме его действия и возможных последствиях. Такие сведения могут сделать более эффективным лечение не только COVID-19, но, не исключено, и аносмии в целом. Недавно сообщалось об интересном случае в Израиле: к женщине, потерявшей обоняние на двенадцать лет после заражения другим вирусом, оно вернулось после заражения COVID-19{31}. Этот случай недостаточно изучен, чтобы на нем основываться, но он помогает лучше понять загадочную связь между COVID-19 и обонятельным восприятием.
Аносмия – не просто потенциальный симптом COVID-19. На самом деле она никогда не бывает случайной. Это состояние сопровождает многие вирусные инфекции, простудные и респираторные заболевания или является их следствием. Ее провоцируют травмы головы, аллергия, лучевая терапия или пристрастие к кокаину. Отсутствие обоняния часто сигнализирует о других проблемах в организме. Инфекция пазухи может привести к воспалению ткани в носу и повреждению сенсорных клеток. Травмы головы иногда поражают обонятельные нервные волокна, ведущие к мозгу.
И болезнь Паркинсона, и болезнь Альцгеймера влияют на чувствительность обоняния, и поэтому оно проверяется при ранней диагностике (см. главу 14). Таким образом, мы часто можем точно определить, что вызывает аносмию, но если мы хотим знать, что действительно происходит в органах обоняния и мозге, то нам приходится строить предположения. Этому есть простое объяснение: наш нос до сих пор некая загадка в научном мире. Очень уж он сложный и чувствительный.
Насколько мы чувствительны?
Могут ли ученые определить, насколько чувствителен наш нос? Попытки сделать это предпринимались неоднократно. В 1920-х годах, по приблизительным подсчетам, которые были не более чем оценками и предположениями, число запахов, которые может воспринимать человек, оценивалось примерно в десять тысяч. Это число до сих пор часто упоминается в специальной литературе, но как удалось получить такое красивое круглое число – загадка.
Эйвери Гилберт обнаружил это, когда искал информацию для своей книги «Что знает нос: наука о запахе в повседневной жизни»{32}. С научной точки зрения, заключает он, вероятно, эта цифра основана на сомнительных данных.
Почти сто лет спустя, в 2014 году, ученые из Рокфеллеровского университета в США пересмотрели оценку в сторону повышения. По подсчетам нейробиологов, реальное количество запахов, которые мы можем различить, приближается к триллиону{33}. Это существенная разница.
В ходе исследования испытуемых (никто из них не занимался профессиональной деятельностью, требующей особых навыков обонятельного восприятия) просили вдыхать различные смеси из десяти, двадцати или тридцати неизвестных ароматов, взятых из коллекции, включающей в себя 128 запахов. Испытуемых просили только назвать странный запах из группы из трех запахов. Экстраполируя эти результаты, ученые пришли к выводу, что обычный человек, не обученный искусству обоняния, может воспринимать как минимум триллион различных запахов. Наименее чувствительные люди могут различать почти сто миллионов запахов.
Но не будем торопиться! Другие ученые подвергают сомнению заявление о «как минимум триллионе», ссылаясь на сомнительное математическое моделирование, использованное в исследовании{34}. Реальную цифру трудно установить, но очевидно, что мы можем ощущать запахи окружающей среды и, каким бы ни было их число, эта замечательная способность закодирована в наших генах.
В наших генах
С каждым вдохом к нам в организм попадают летучие ароматические молекулы, находящиеся в воздухе. От одного до трех процентов наших генов предназначены для их восприятия, распознавания и запуска реакции. Этими знаниями мы обязаны двум нобелевским лауреатам: Ричарду Акселю и Линде Бак. В 2004 году они вместе получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине за новаторские открытия того, как запахи воспринимаются носом и преобразуются в сигналы в мозге. Хотя они проводили исследования на мышах и крысах, результаты также легли в основу наших первых представлений о том, как работают обонятельные рецепторы человека.
Известно, что молекулы запаха проносятся через влажный обонятельный эпителий, выстилающий верхнюю часть дыхательных путей в своде носовой полости. Там они вступают в контакт с миллионами (по оценкам, от шести до двенадцати миллионов) обонятельных рецепторных клеток, встроенных в эту слизистую оболочку. Крошечные реснички, микроскопические волосовидные структуры на отдельных клетках, оснащенные обонятельными рецепторами, реагируют на молекулы, попадающие в нос. Каждая клетка слизистой оболочки содержит только один тип обонятельных рецепторов (ОР); всего насчитывается от 350 до 400 различных типов ОР, каждый из которых специализируется на восприятии ограниченного числа молекул запаха.
Молекулы запаха связываются с рецепторными белками, которые активируют рецепторные нейроны, а они, в свою очередь, посылают электрические сигналы (нервные импульсы) в обонятельную луковицу в головном мозге. При этом они минуют таламус, обрабатывающий слуховые и зрительные сенсорные сигналы, и направляются прямо к лимбической системе, давая нам ощущение глубокой связи с нашими эмоциями. Наша обонятельная способность «живет» в лимбической системе – части мозга, отвечающей за чувства, настроение, поведение и память. Немедленная обработка также может быть причиной того, что мы не всегда готовы назвать запах, но об этом мы поговорим позже.
Остается вопрос: какова цель таких обонятельных сообщений? Какую реакцию они вызывают у людей?
Наши феромоны: правда или вымысел?
Исследование различных аспектов обоняния у людей и их запахов вызывает большие споры, особенно когда речь идет об изучении феромонов – химических веществ, выделяемых одной особью или видом и запускающих определенное поведение или процессы у некоторых других представителей того же вида.
Слово «феромон» было придумано в 1959 году для описания химических веществ, используемых для общения между особями одного вида. Немецкий биохимик Петер Карлсон (1918–2001) и швейцарский энтомолог Мартин Люшер (1917–1979) образовали этот термин от греческого pherein (нести) и hormone (возбуждать). Однако эти двое были не первыми, кто обнаружил такую форму общения: древние греки размышляли о том, могут ли выделения суки во время течки привлекать кобелей.
Как рассказывается подробнее в следующих главах, феромоны могут возбуждать сексуальное влечение, но они также вызывают другие реакции, необходимые для выживания многих видов, включая агрессию, материнские инстинкты, предупреждение и защиту территории.
Может ли такой запах вызвать реакцию выживания у людей? Являются ли человеческие феромоны фактом, мистификацией или чистой фантазией? Многие ученые категорически против идеи человеческих феромонов, но давайте посмотрим, что мы о них знаем на самом деле.
Отсутствующий орган?
Другие млекопитающие воспринимают феромоны преимущественно с помощью органа Якобсона, также известного как вомероназальный орган (ВНО). Эта независимая специализированная обонятельная структура расположена в носовой перегородке. У собак, свиней, лошадей и мышей ВНО сильно развит. А у людей? Вопрос о том, есть ли у нас вообще этот орган, спорный. Если бы он имелся, это предполагало бы существование человеческих феромонов. Его отсутствие было бы решающим аргументом против. Получается, что четких доказательств наличия феромонов нет.
У большинства людей ВНО, по-видимому, не существует, но некоторые ученые предположили, что даже без этого органа обонятельная система человека может распознавать феромоны и реагировать на них. Другие скептически утверждают, что, даже если орган у людей имеется и химическая коммуникация возникает, наше выживание, в отличие от выживания других живых существ, не зависит от феромонов{35}. Так кто же прав?
Интригующие исследования показали, что у человеческих эмбрионов вначале обнаруживаются признаки развития ВНО, но со временем они, по-видимому, исчезают, и большинство людей теряют этот орган еще до рождения. Как известно, у плода также есть жабры и хвост. Филогенез отражается в онтогенезе. Эндоскопические исследования показали, что у взрослых часто присутствует упрощенная версия, своего рода осиротевший ВНО без сенсорных нейронов или нервных волокон – если вообще что-то от него остается.
Но даже если ВНО, похоже, присутствует лишь в рудиментарном виде, эксперименты доказывают, что люди реагируют на межвидовые хемосенсорные сигналы. Однако такие сигналы обрабатываются реальной обонятельной системой{36}.
Существует множество противоречивой информации по данному вопросу, да и коммерческие интересы также играют определенную роль. Поэтому необходимы дополнительные независимые исследования, прежде чем кто-либо сможет заявить, что нашел окончательный ответ. Но какой бы ни была анатомическая структура нашего носа, исследования показывают, что определенные запахи могут вызывать поведенческие реакции и у людей. Возможно, это запахи феромонов?
Спусковой механизм для секса
Ученые потратили множество усилий на попытки найти возможный отклик у людей на феромоны, особенно на те, которые по-разному воздействуют на женщин и мужчин и – что, вероятно, даже более интересно – запускают специфическую мужскую или женскую физиологическую реакцию, в том числе репродуктивных органов.
В таких исследованиях регистрируют приток крови к мозгу, когда испытуемые чувствуют запах эстрогеноподобного вещества (похожего на то, что выделяется с женской мочой) или запах соединения андростенона (основного гормона, выделяемого при спаривания свиней, и производного тестостерона у людей, который выводится с потом, особенно в подмышечных впадинах у мужчин) или его близкого родственника, андростадиенона. Некоторые ученые утверждают, что мужчины и женщины по-разному реагируют на эти соединения{37} и что их реакция связана с гипоталамусом, крошечной областью мозга, участвующей в регуляции секреции гормонов (и, следовательно, полового размножения), а также с гомеостазом, необходимым для того, чтобы весь организм оставался в состоянии равновесия.
Исследования показали, что у мужчин эта область мозга реагирует на эстрогеноподобные соединения, а у женщин она становится более активной при воздействии запаха андростенона. Другие весьма спорные исследования заходят еще дальше, предполагая, что одни и те же якобы существующие человеческие феромоны могут вызывать разные реакции сексуального возбуждения у лесбиянок и гетеросексуальных женщин и что то же самое может быть верно для геев и гетеросексуальных мужчин. Сканирование показало, что эстрогеноподобные вещества в гипоталамусе лесбиянок вызывали такую же мозговую активность, как и у гетеросексуальных мужчин, в то время как гомосексуальные мужчины реагировали на андростенон так же, как и гетеросексуальные женщины. Может ли это быть признаком того, что гипоталамус реагирует по-разному – в зависимости от сексуальной ориентации?{38}{39}
Важно помнить, что во всех этих исследованиях участвовало очень мало испытуемых и, кроме того, запахи использовались в концентрированном виде, с чем мы не сталкиваемся в повседневной жизни, поэтому эксперименты теряют часть своей достоверности: они вызывают вопросы и, в конечном счете, не совсем последовательны или убедительны.
Однако подобные опыты не доказывают, что запахи не важны для человека или что у людей нет феромонов. Как отмечает британский биолог-эволюционист Тристрам Уайетт, мы должны скептически относиться к таким исследованиям, но одновременно непредвзято относиться к возможности существования феромонов. Мы можем найти ключи к разгадке этих неуловимых веществ, если очень внимательно изучим очевидные изменения в потовых железах и запахе тела, которые происходят при половом созревании на пути к взрослой жизни – вспомните типичный запах в спальне мальчика-подростка. Или выделения из желез Монтгомери, которые расположены вокруг женского соска и становятся активными у всех кормящих матерей{40}.
Привязанность к ребенку
Могут ли матери производить самый важный человеческий феромон? Запах, исходящий от кожи вокруг сосков кормящих матерей, по-видимому, запускает у новорожденных инстинкт выживания: сосательный рефлекс. Исследования показали, что младенцы начинают сосать, когда чувствуют запах, выделяемый любой кормящей матерью (даже чужой!) в области сосков. Поскольку было замечено, что реакция возникает независимо от того, исходит ли запах молочной железы от собственной матери ребенка, стоило предположить, что это может быть обычный феромон.
Однако только потому, что имеются определенные признаки специфичности, данный запах еще не соответствует классическому определению феромона. По мнению многих ученых, младенцы могут привыкнуть к характерному запаху своей матери во время грудного вскармливания, а затем узнавать ее исключительно по нему{41}. Матери также узнают своих детей по запаху. С другой стороны, младенцам настолько знаком и важен запах матери, что только он может утихомирить плачущего ребенка и подготовить голодного малыша к приему пищи. Запах грудного молока может даже успокоить недоношенного ребенка во время и после забора крови. Феромон это или нет, но он, безусловно, очень эффективен.
Значит, все происходит в голове? В голове ребенка и в нашей собственной? Нюхать головку малыша – одно из самых приятных ощущений. Когда мы обнимаем его, мы можем сказать: «Ты такой сладкий, так бы и съел». К счастью, мы не греческий бог Кронос, и это всего лишь слова.
Что стоит за этим чувством? Соответствующую исследовательскую работу возглавил Йохан Лундстрем в авторитетном Центре химических ощущений Монелла – институте, занимающемся фундаментальными междисциплинарными исследованиями, связанными с чувством вкуса и запаха. Он установил, что запах головы ребенка стимулирует схему восторга в мозге матери (но не в голове бездетной женщины). Этот аромат вызывает физиологическую реакцию, очень похожую на реакцию при виде вкусной еды, предложенной голодному человеку. Не исключено, что это часть эволюционного механизма привязанности{42}. К счастью, реакция, вероятно, больше связана с желанием быть максимально близко к своему ребенку и защищать его, чем с подлинными каннибальскими мыслями. Запахи могут быть мощным инструментом для механизмов межличностной привязанности.
Ключом к этому механизму может оказаться особый «детский запах». Согласно исследованию, опубликованному в Японии в 2019 году, младенцы издают уникальный узнаваемый запах{43}. Ученым удалось получить образцы запаха головы ребенка и амниотической жидкости матери. Они идентифицировали альдегиды, оксиды углерода и углеводороды среди 37 летучих компонентов запаха, обнаруженных во всех образцах. Испытуемых – 62 человека – попросили сначала понюхать образец, а затем распознать его среди четырех ароматов. Обоняние женщин сработало лучше: более 70 процентов из них сумели отличить запах ребенка от других запахов, но и мужчины, и женщины узнавали аромат конкретного новорожденного ребенка, которому было всего 2–4 дня.
Запахи младенцев были явно различными, но больше всего они отличались от запаха амниотической жидкости. Это установили с помощью двумерной газовой хроматографии в сочетании с масс-спектрометрией. Хотя в исследовании использовали в общей сложности запахи только пяти младенцев – понятно, что этические проблемы делают проведение таких исследований более деликатным и трудным, чем других, – итоги, похоже, основаны на надежной методологии.
В результате этих открытий возник еще один интересный вопрос: играет ли запах роль уже до рождения? Рассмотрим подробнее амниотическую жидкость.
Первые запахи
Запах матери – обычно первый запах, который ребенок замечает во внешнем мире, но это не первый запах, с которым он сталкивается. Вначале появляется запах амниотической жидкости, которую малыш проглатывает, сосет и переваривает с пятого месяца беременности.
Как удалось доказать французским ученым, диета матери влияет на запах амниотической жидкости, и эта хемосенсорная информация может впоследствии определить гастрономические предпочтения новорожденного{44}. Согласно исследованию, если будущая мама употребляет пищу или напитки со вкусом аниса на поздних сроках беременности, младенцы поворачивают голову в сторону этого запаха, потому что ожидают еды.
Подобные исследования также подтверждают, что неприязнь к определенным запахам или их предпочтение вырабатываются уже в утробе матери. Можно предположить, что ребенок будет ассоциировать знакомые запахи или вкусы с положительными переживаниями, а затем логически продолжит выбирать те же запахи и вкусы после рождения. Как это можно объяснить с эволюционной точки зрения? В целом мать лучше знает, что хорошо. Если она ест определенные продукты, она явно любит их, и ее организм успешно их усваивает. Если у плода в утробе эти запахи и вкусы вызывают положительные эмоции, после рождения ребенка будут привлекать те же запахи и он захочет снова ощутить этот вкус в грудном молоке и, возможно, в пище после отлучения от груди. Именно это влияет на наши вкусовые предпочтения в более позднем возрасте.
А как насчет отцов? Оказывает ли детский запах подобное влияние на мужчин? Хотя я интересуюсь в основном феромонами мотыльков, став отцом, я не мог устоять перед исследованием человеческих феромонов. Я хотел узнать, действительно ли дети издают особый запах, который улавливают взрослые, и если да, то может ли это повлиять на наше поведение по отношению к ребенку.