Narices humanas: dispositivos de olor cuántico

Orangutanes oliendo rosas

La tecnología le ha dado a la humanidad una alternativa de máquina que supera todos los sentidos excepto uno: el olfato. Las teorías actuales no han podido explicar nuestra capacidad para percibir una variedad aparentemente infinita de nuevos olores de un repertorio limitado de receptores. Si un químico sintetiza un nuevo compuesto nunca antes visto en la Tierra, y nuestro sistema olfativo puede detectarlo, nuestro cerebro fabrica vívidamente una experiencia completamente nueva para él. Un hombre, un perfumista y biofísico llamado Luca Turin, durante las últimas dos décadas ha reconstruido una teoría muy controvertida que busca explicar cómo se detectan y transducen los olores, convertidos de moléculas en picos neurales. Esta semana publicó pruebas incontrovertibles que pueden silenciar a sus numerosos críticos de una vez por todas.

carvonaA lo largo de la historia, la aceptación de nuevas teorías se ha producido no a través de la conversión de sus detractores, sino porque eventualmente el. La nueva percepción frecuentemente transmuta el argumento principal en contra de una nueva teoría en su evidencia más poderosa. Tal es el caso de una molécula particular conocida como carvona. Como se muestra en la imagen de la derecha, la carvona viene en dos enantiómeros, en otras palabras, sabores, que son imágenes especulares entre sí. Inexplicablemente, un enantiómero: el R- forma - huele a menta verde, mientras que el S- formar olores de alcaravea o eneldo.

Lo tradicional cerradura y llave La teoría del olfato sostiene que los olores se unen a bolsillos receptores coincidentes que detectan formas. Esta teoría funciona bien para la carvona siempre que haya diferentes receptores para cada versión. La principal limitación del concepto de cerradura y llave es que hay muchos ejemplos en los que moléculas con formas completamente diferentes huelen de manera similar. Por ejemplo, el borano, que carece de enlaces de azufre, todavía tiene el olor a huevo podrido normalmente asociado a esos enlaces. Resulta que el borano tiene picos similares en su espectro infrarrojo (IR) o vibratorio que se superponen a los de los enlaces de azufre. Turín sostiene que cuando un olor se adhiere al bolsillo derecho, los electrones pueden atravesarlo de una manera que depende de la frecuencia a la que la molécula vibra intrínsecamente. Todo el espectro vibratorio se dividiría con cada receptor al mando de una pequeña porción de él. En esta interpretación, la nariz se convierte más o menos en un espectroscopio químico.



receptor olfativoEl problema que la carvona presenta a la teoría de Turín es que, aunque las imágenes del espejo huelen diferente, poseen espectros de infrarrojos idénticos. En contrapunto dramático a este aparente obstáculo, Turín agregó butanol a una muestra de carvona de eneldo y la hizo oler a menta verde. El butanol tiene el mismo tipo de enlace que se encuentra en la carvona, pero es lo suficientemente pequeño como para deslizarse en los receptáculos receptores junto con él. Los críticos cambiaron de marcha al demostrar que la molécula pequeña de acetofenona huele igual para los humanos, incluso cuando su espectro vibratorio se altera al sustituir algunos de sus hidrógenos por átomos de deuterio más pesados. Esta sustitución hace que los enlaces de la molécula oscilen más lentamente, alterando efectivamente la ondulación global de toda la molécula y la capacidad de los electrones para atravesarla. Turín ya había demostrado en Drosophila, la mosca de la fruta, que las formas deuteradas de acetofenona podrían discriminarse al menos en el comportamiento, pero eso no es tan experimentalmente convincente como un humano que informa directamente lo que huelen.

olfato-tun-rates_magnifiedEl golpe maestro de Turín, publicado esta semana en Plos One, demuestra que una granada no derriba todo el fuerte. Turín planteó la hipótesis de que una molécula más grande como un almizcle, con más puntos que podrían deuterarse, sería más detectable para los humanos. Las moléculas de almizcle son tan grandes como se puede llegar hasta donde caben dentro de los receptores olfativos. Con un peso de casi 300 Da (daltons), la mayoría de ellos difícilmente pueden considerarse volátiles y tienden a residir en el suelo o adherirse a objetos como árboles. Solo un par de moléculas de esta sustancia potente y cara es, al menos para el ciervo o el jabalí, suficiente para hacer girar su mundo.

Para extraer las diversas y sutiles formas de estos compuestos del recipiente en el que se elaboraron, Turín utiliza un cromatógrafo de gases. Para evitar cualquier contaminación o degradación de la muestra, los olores a menudo se consumen directamente desde el puerto de salida de la máquina lo más rápido posible. Los evaluadores expertos en el estudio evaluaron descriptivamente las muestras no degradadas como familiarmente picantes y almizcladas, mientras que todas las muestras modificadas vibratoriamente adquirieron un nuevo carácter capturado solo a través de palabras como nuez, tostado, aceitoso metálico y áspero.

Incluso estas distinciones todavía tienen un aire de subjetividad y, a menudo, solo las hacen inteligibles aquellos que poseen tanto un olfato agudo como un agudo poder descriptivo. A medida que la vieja teoría cede ante datos ganados con esfuerzo, detección de máquina será el benefactor inmediato, mientras que, para nosotros, la nariz artificial, la percepción mejorada y una mayor comprensión de cómo empaquetamos internamente las realidades más amplias de nuestro paisaje sensorial pronto vendrán. La decodificación completa de esta misteriosa destreza sigue siendo la última frontera de la ciencia sensorial. El genoma está plagado de innumerables proteínas receptoras abandonadas en la evolución reciente junto con nuestros bulbos olfativos de primates atrofiados. El órgano olfativo es un área privilegiada del cerebro donde nuevas neuronas migran e interconectan continuamente, lo que lo convierte en una región atractiva para el estudio de la regeneración. El redespliegue eventual de las intuiciones perdidas del canino a través de la tecnología adecuada enriquecerá nuestra experiencia humana en formas que solo ahora podemos imaginar.

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