ადამიანის ცხვირი 1 ტრილიონამდე სურნელებას აღიქვამს და არჩევს ერთმანეთისგან. თუმცა რა არის სურნელება? რატომ ვგრძნობთ სუნს და რა მექანიზმი იმალება ამ შეგრძნების უკან?

ეს კითხვები ადამიანს ოდითგანვე აწუხებდა, თუმცა მექანიზმზე დაკვირვება არა თუ მაშინ, არამედ დღევანდელ პირობებშიც კი პრინციპულ პრობლემებთანაა დაკავშირებული.

კვანტური მექანიკა ყოველდღიურობაში

კვანტური მექანიკა შეისწავლის სამყაროს უმცირეს შემადგენელ ნაწილაკებს. კვანტური მექანიკის პრინციპების წარმოდგენა ძალიან რთულია, შეიძლება ითქვას, შეუძლებელიც, რადგან ადამიანის გონება არ არის მიჩვეული მსგავს მცირე მასშტაბებზე ფიქრს. თუმცა კაცობრიობამ XX საუკუნეში აინშტაინის, მაქს პლანკის, ნილს ბორის და კიდევ მრავალი დამსახურებული მეცნიერის ფუნდამენტური შრომების საფუძველზე შეძლო ამ წარმოუდგენლად მცირე სამყაროში ჩაეხედა.

თავდაპირველად კვანტური მექანიკა კრიტიკის ქარ-ცეცხლში გაატარეს შედარებით კონსერვატულად მოაზროვნე ფიზიკოსებმა, თუმცა დღეს მეცნიერები აღარ დავობენ მის ჭეშმარიტებაზე.

კვანტურ მექანიკას ყოველდღიურ ცხოვრებაშიც მუდმივად, სრულიად გაუცნობიერებად ვხვდებით. მაგალითად, კომპიუტერებში, ლეპტოპებსა და მობილურ ტელეფონებში აუცილებლად გამოიყენება ნახევარგამტარები, რომლებიც პირდაპირ კვანტური მექანიკის პრინციპებით მოქმედებენ. იგივე შეიძლება ითქვას ტრანზისტორებზე, ლაზერებზე და ტოსტერებზეც კი.

თუმცა ეს ყველაფერი არ არის. შეხებაც კი ჩვენი რეალობის ილუზია და კვანტური მექანიკის ჭეშმარიტებაა: ნებისმიერი სხეული (მათ შორის ჩვენიც) შედგება ატომებისგან, რომელთა ბირთვებს წარმოადგენს დადებითად დამუხტული ატომგულები, ხოლო მათ გარშემო განლაგებულია უარყოფითად დამუხტული ელექტრონები. როგორც ცნობილია, უარყოფითად დამუხტული ელექტრონები ერთმანეთს განიზიდავენ. ასე რომ, როდესაც ჩვენ რაიმე სხეულს ვეხებით, სინამდვილეში ჩვენი სხეულის ატომებში შემავალი ელექტრონები განიზიდავენ ერთმანეთს, რაც საკმარისია ნეირონებისთვის — რომ აღიქვან ეს ურთიერთქმედება, თუმცა კვანტურ მასშტაბებზე ორ სხეულს შორის სიცარიელეა.

სურნელების კლასიკური თეორია

შეხებისგან განსხვავებით, სურნელების აღქმა შედარებით რთულია და მასზე პირდაპირი დაკვირვება შეუძლებელია. ამიტომ მეცნიერები არაპირდაპირ ხერხებს მიმართავენ.

კლასიკური თეორიის მიხედვით, ყნოსვა მარტივი "გასაღების და საკეტის" პრინციპით მუშაობს. ანუ ყნოსვის რეცეპტორები წარმოადგენს ერთგვარ საკეტს, რომელიც კონკრეტული ფორმის "გასაღებით", ანუ სურნელოვანი მოლეკულებით, იღება. სიგნალი გადაეცემა ტვინს და შედეგად აღვიქვამთ სუნს. ეს კი იმას ნიშნავს, რომ ამა თუ იმ სურნელს მხოლოდ მოლეკულების ფორმა გამოარჩევს და სხვა არაფერი.

თუმცა ეს თეორია სერიოზულ წინააღმდეგობას აწყდება: ადამიანებზე, ბუზებზე და რამდენიმე ცხოველზე დაკვირვებით დასტურდება, რომ ერთი და იმავე ფორმის მოლეკულები სრულიად განსხვავებულ სურნელებად აღიქმება. ეს ამ თეორიის დიდი ხარვეზია და სწორედ ამიტომ, უფრო სარწმუნო ვერსიად სუნის კვანტური თეორიაა მიჩნეული.

სუნის კვანტური თეორია

კვანტურ თეორიას სურნელების შესახებ საფუძველი გასული საუკუნის 20-იან წლებში ჩაეყარა. ამ თეორიის მიხედვით, სურნელება არ არის დამოკიდებული კონკრეტული მოლეკულების ფორმაზე, არამედ მოლეკულის რხევის სიხშირეზე: კვანტური მექანიკის თანახმად, მოლეკულები სხვადასხვა სიხშირით ირხევიან და სწორედ ამ სიხშირეების მიხედვით ახდენენ რეცეპტორები მოლეკულების სელექციას. თუმცა ეს თეორია მნიშვნელოვან დამუშავებას საჭიროებდა და ის დღევანდელ სახემდე 90-იან წლებში ლუკა ტურინმა მიიყვანა. მისი გამოთვლებით, რეცეპტორი კვანტური ტუნელირების ეფექტის მეშვეობით გადადის დაბალ-ენერგეტიკული მდგომარეობიდან მაღალ-ენერგეტიკულ მდგომარეობაში.

კვანტური ტუნელირების ეფექტი მეცნიერებისთვის სიახლეს არ წარმოადგენს და მისი ინტეგრირება ტექნოლოგიებში დიდი ხანია ხორციელდება. კვანტური ტუნელირების ეფექტი გულისხმობს ნაწილაკის მიერ იმ ბარიერის გადალახვას, რომელიც კლასიკური ფიზიკის მიხედვით აკრძალულია.

როდესაც რეცეპტორებში მყოფი ელექტრონი გადავა დაბალენერგეტიკული მდგომარეობიდან მაღალენერგეტიკულ მდგომარეობაში ტუნელირების დახმარებით, ყნოსვის რეცეპტორები გზავნის ტვინამდე სიგნალს და შედეგად აღვიქვამთ სუნს.

ცდების დიდი ნაწილი თანხვედრაშია ამ მექანიზმთან, თუმცა რამდენიმე დაკვირვება თითქოს ამ მექნიზმით ვერ აიხსნება. სწორედ ამიტომ უჭირთ მეცნიერებს ზუსტი პასუხის გაცემა შეკითხვაზე: როგორ ვგრძნობთ სუნს?

მიუხედავად ამისა, სუნის კვანტური თეორია ყოველგვარი დაშვების გარეშე ხსნის ჩვენთვის ერთ-ერთ უმნიშვნელოვანეს შეგრძნებასთან დაკავშირებულ მრავალ ამოცანას, რაც ამ თეორიის დიდ უპირატესობას წარმოადგენს. ლუკა ტურინმა თავის კვლევებზე დაყრდნობით დააარსა კომპანია "ფლექსიტრალი". კომპანიის ერთ-ერთი მთავარი მიზანია რეალისტური ყნოსვის აპარატის შექმნა, რაც საბოლოოდ მიგვიყვანს სწორ პასუხამდე ჯერჯერობით ამ ენიგმატურ შეგრძნებასთან დაკავშირებით.

ბოლო ათწლეულებში კვანტური ბიოლოგია სრულყოფილ დარგად ჩამოყალიბდა. ყნოსვა ერთ-ერთია უამრავი ფენომენიდან, რომლის ახსნასაც კვანტური მექანიკა ესაჭიროება და კიდევ ერთხელ უსვამს ხაზს ამ დარგის მნიშვნელობას ადამიანებისთვის. სწორედ ამიტომ არის აუცილებელი ბიოლოგიური თუ სხვა კომპლექსური სისტემების კვანტურ დონეზე შესწავლა, რადგან გამოცდილება გვიჩვენებს, რომ კაცობრიობისთვის გადამწყვეტ ტექნოლოგიური გარღვევებს სწორედ მსგავსი ფუნდამენტური კვლევების შედეგად ვაღწევთ.