"Aj keď sme pracovali na výskume čuchu 16 rokov, zostalo ešte veľa vecí, ktoré bude treba objasniť," povedala Linda Bucková po tom, čo sa dozvedela, že spolu s Richardom Axelom získala Nobelovu cenu. "My sme iba vyčistili ihrisko."
Tieto slová svedčia o skromnosti, ktorá pristane najmä víťazom. Svedčia však aj o tom, že vo vede sa práca nikdy nekončí. Jeden objav vyrieši veľa otázok, ale ešte viac ich môže nastoliť.
Ako sa zrodila nová rodina génov
Spoločný príbeh L. Buckovej a R. Axela sa skončil už pred trinástimi rokmi, potom sa ich cesty rozišli. Vtedy, v roku 1991, však publikovali svoj objav, ktorý sa ukázal byť z kategórie prelomových. Po dlhoročnej úpornej práci konečne našli veľkú rodinu potkaních génov, spojených s rozoznávaním vôní a pachov. Nik ich dovtedy nevidel, nik netušil, že patria k sebe. Bolo to veľké prekvapenie, a ako spomína Bucková, aj zadosťučinenie. Otvorila sa tak cesta k štúdiu čuchu metódami modernej bunkovej a molekulárnej biológie.
Hlodavce majú asi tisíc génov, zapojených do vnímania a rozoznávania pachov. To nie je málo, ak uvážime, že celý ich genóm (súbor všetkých génov) je okolo 30-tisíc. U ľudí je to podobné.
Tieto gény samozrejme nepôsobia priamo. Ako všetky gény, aj tieto slúžia ako matrica, podľa ktorej bunky vyrábajú bielkoviny, viažuce sa na receptory čuchových buniek. Tie sa aktivujú vtedy, ak sa vo vzduchu, ktorý je zmesou plynov bez zápachu, objavia molekuly s chemickým nákladom. Aktivovaná čuchová bunka vyšle do mozgu elektrický signál, a mozog ho rozlúšti.
Vďaka tomu niečo cítime, vieme to rozoznať a zapamätať si to na dlhé roky. V tomto prípade nemusíme vyvíjať nijaké úsilie ako pri vedomom učení, pretože mozog pracuje za nás. Okamžite zapne poplašné zariadenie, ak zacíti trebárs pokazené alebo škodlivé jedlo. Môže v nás spustiť tiež príjemné emócie, keď cítime niečo, čo je nám milé; v poviedke ruského klasika Ivana Bunina je to vôňa antonovských jabĺk, ktorá mu pripomenie jeseň, med a domov.
Metódou čiarkového kódu
Azda najzaujímavejšie na tom všetkom je, že každá receptorová čuchová bunka zareaguje iba na určité molekuly, asi tak, ako do niektorých zámok pasujú iba niektoré kľúče. Takáto rôznorodosť receptorov a množstva molekulárneho nákladu prináša do mozgu spleť signálov, ten si v nich však vie urobiť poriadok. Sformuje si unikátne "odtlačky prstov" každého zápachu alebo vône, vďaka čomu dokáže mozog cicavcov rozoznať minimálne 10-tisíc jednotlivých molekúl, nesúcich najrôznejší chemický náklad.
"Mozog pracuje pri vôňach a pachoch s kombinatorickým kódom, ktorý sa tak trochu podobá na čiarkový kód používaný v supermarketoch; tento kód je špecifický pre každý tovar," povedal pre New Scientist britský expert Tim Jacobs, ktorý sa venuje výskumu čuchu na Univerzite v Cardiffe (Wales). S trochou nadsadenia by sme mohli myšlienku Jacobsa aj otočiť: vynálezca čiarkového kódu sa možno podvedome inšpiroval činnosťou svojho mozgu.
Otázka do Milionára
Je zaujímavé, že čuch, ktorý patrí k piatim základným ľudským zmyslom, bol pre vedu tak dlho záhadou. Existovalo veľa teórií, ako vlastne funguje. Až Bucková s Axelom rozlúštili jeho biologický základ. Prinieslo to veľa podnetov aj pre iné oblasti, napríklad pre nový pohľad na štúdium mechanizmov chuti.
Podľa odborníkov nie je stále jasné, ako by sa dali tieto poznatky prakticky využiť, napríklad pri vývoji nových liečiv. Časom sa však možno objavia.
Základný výskum je vždy hľadaním iba základných mechanizmov, hlavných koreňov. Čo z nich vyrastie, je otázka s najvyššou hodnotou v súťaži Milionár.
Kto je Linda Bucková
Pochádza zo Seattlu (*1947). Na tamojšej Washingtonskej univerzite vyštudovala psychológiu a mikrobiológiu. Získala doktorát z imunológie na univerzite v Dallase. Potom pôsobila na Kolumbijskej univerzite v New Yorku, odkiaľ v roku 1991 odišla na oddelenie neurobiológie Harvardovej lekárskej fakulty v Bostone. Od roku 2002 pracuje v Stredisku Freda Hutchinsona pre výskum rakoviny. Je držiteľkou mnohých cien a vyznamenaní, od roku 2003 je členkou Národnej akadémie vied. So svojimi spolupracovníkmi študuje mechanizmy, ktoré umožňujú zachytiť vône, pachy a feromóny v nose a potom ich vyslať do mozgu. Venuje sa tiež výskumu mechanizmov starnutia a ich vplyvu na dĺžku života.
Kto je Richard Axel
Pochádza z New Yorku (*1946). V roku 1967 získal bakalársky titul na Kolumbijskej univerzite. O tri roky neskôr absolvoval lekársku fakultu Univerzity Johnsa Hopkinsa v Baltimore. V roku 1978 získal na Kolumbijskej univerzite profesúru z patológie a biochémie. Počas uplynulých dvadsiatich rokov tu študoval zmyslové receptory a ich organizáciu v ľudskom mozgu. Od roku 1999 na tej istej univerzite pôsobí aj ako profesor molekulárnej biofyziky. Je členom Národnej akadémie vied, Americkej filozofickej spoločnosti a Americkej akadémie vied a umenia. Najviac ho zaujíma, ako mozog, zložený z nervových buniek a neurónov, dokáže presne a zmysluplne sprostredkovať bohatstvo vonkajšieho sveta.
Čo možno neviete o čuchu
* Človek má oproti zvieratám slabo vyvinutý čuch, napriek tomu dokáže rozoznať a zapamätať si veľmi veľa vôní - až desaťtisíc. S pribúdajúcimi rokmi však čuchové receptory odumierajú a čuch sa stáva menej citlivým.
* Čuchové nervy sú umiestnené na sliznici nosa. Je na nej viac ako desať miliónov čuchových buniek. Sliznica ja malá žltkastá, asi 5 cm veľká plôška v nose, má maximálnu hrúbku 4 mm.
* Ľudia s väčšími nosnými dierkami majú lepší čuch. Pravá strana nosa býva vo vnímaní vôní a pachov citlivejšia ako ľavá, pretože ľavá mozgová hemisféra je v tejto činnosti dominantná (signály z pravej nosnej dierky spracúva ľavá hemisféra).
* Zvieratá aj ľudia vylučujú feromóny, pachové látky, ktoré ovplyvňujú fyziologické funkcie, sociálne aj sexuálne správanie. Čuchové bunky sú totiž prepojené s oblasťami mozgu, ktoré vytvárajú asociácie medzi vôňami a emóciami. Možno aj tu niekde pramenia vyjadrenia typu "nemôžem ho (ju) ani cítiť".
* Čuch sa veľmi ľahko prispôsobuje, preto si rýchlo zvykneme aj na dosť nepríjemné pachy. Ak všetky čuchové bunky dlhodobo vnímajú určitú vôňu, prestanú vysielať signály do mozgu.
* Psy majú čuchovú oblasť v mozgu 40-krát väčšiu ako človek. Vďaka tomu niektoré z nich dokážu niekoľko minút alebo aj hodín vopred zistiť, že dieťa, ktoré trpí na epilepsiu, dostane záchvat. Ľudský mozog pred záchvatom zrejme pozmení činnosť a následne stúpne aj množstvo vylučovaného potu, ktoré pes dokáže vycítiť.
* Vedci vyradením jediného génu stvorili myši so "super-ňufákom". Takto geneticky upravené hlodavce dokážu zistiť nepatrné koncentrácie prchavých látok a rozoznajú tiež vône, ktoré sú chemicky takmer zhodné a normálnym myšiam voňajú rovnako.
* Asi polovica psov dokáže zo vzoriek moču zistiť, či človek trpí na rakovinu mechúra. Ich vyvinutý čuch im umožní nájsť chemické látky, ktoré do moču vylučujú rakovinové bunky. To azda pomôže pri hľadaní nových a citlivejších testov, slúžiacich na odhalenie tejto rozšírenej formy rakoviny.
