Красота в носу

Картина, которую вы видите, нарисовала природа. Но не для выставки и не на продажу, а для мышиного носа, чтобы он чувствовал запахи. Это — беспрецедентная карта обонятельных рецепторов в мышином носу, которую недавно опубликовал Cell.

На этой карте ученые с кафедры нейробиологии Гарвардской медицинской школы увидели, сколь упорядоченно располагаются обонятельные рецепторы, которых у мышей насчитывается около тысячи типов — каждый из них предсказуемо занимает уникальное и определенное место в пространстве носа — на эпителиальной ткани, выстилающей носовую полость.

Кстати, Нобелевская премия по физиологии и медицине 2004 года была присуждена американским ученым Ричарду Акселю и Линде Бак, открывшим тысячу обонятельных рецепторов.

Получить карту удалось благодаря флуоресцентным белкам, которыми подсветили обонятельные клетки, в результате чего они стали видимы на поперечных срезах тканей носа под микроскопом. Светлые светящиеся участки это и есть области расположения обонятельных рецепторов.

Исследователи изучили более пяти миллионов нейронов у 300 мышей. Используя секвенирование и транскриптомику, определили местонахождение рецепторов каждого типа и выяснили, что они всегда расположены горизонтальными полосами на своих постоянных участках эпителия. Причем все эти полоски перекрываются.

В результате такой комбинаторики мыши могут различать множество запахов. Никто, конечно, это количество не подсчитывал. Но, например, человек может различать до 10 тысяч запахов, хотя у него всего около 400 типов обонятельных рецепторов, то есть втрое меньше, чем у мыши.

Понятно, что роль запахов в жизни мышей исключительная и гораздо более важная, чем у человека. Обоняние помогает мышам ориентироваться в пространстве, распознавать сородичей, искать корм, обходить хищников стороной, выбирать партнера и т.д. Интересно, что такая пространственная организация обонятельной системы характерна для всех животных, включая и человека.

А как мозг определяет, какой из тысячи типов рецепторов подал сигнал? Очень просто. Оказывается, карта назальных рецепторов соответствует аналогичной в обонятельной луковице в мозге. И здесь нет ничего неожиданного, потому что ученые давно уже выяснили, что организация карт в мозге, отвечающих за осязание, слух и зрение, соответствует пространственному расположению соответствующих рецепторов на местах. То есть картинки одинаковые — что в носу, что в обонятельной луковице мозга.

А ведь еще совсем недавно студентов учили, что обонятельный эпителий мыши организован хаотично, в нем обонятельные рецепторы расположены случайным образом. Теперь мы знаем, что это не так. Очередной миф развеян.

Более того, ученые выяснили, что структура пространственного расположения обонятельных рецепторов в носу поддерживается химически — с помощью ретиноевой кислоты. Она контролирует активность генов, ответственных за синтез белков-рецепторов, и направляет каждый нейрон к экспрессии тех обонятельных рецепторов, которые соответствуют его расположению.

Еще одно подтверждение того, что в природе ничего случайного нет — всё обосновано, взаимосвязано, рационально и функционально. И очень красиво!