Titreşimsel Koku Teorisi Etrafında Yeni Vızıltı
Tartışmalı teori, sıradan ve döteryumlanmış koku bileşiklerinin bal arısı beyinlerinde farklı tepkiler ortaya çıkardığının keşfedilmesiyle desteklendi.
Arılar, sıradan koku molekülleri ile bazı hidrojen atomlarının döteryum ile değiştirildiği versiyonları birbirinden ayırt edebilir , çünkü koku tetikleyen moleküllerin iki varyantı beyinlerinde farklı nöral kodlama kalıpları ortaya çıkarır. Bu, arıların kokuların izotopik formlarını veya izotopomerlerini ayırt edip edemeyeceği konusundaki tartışmayı netleştirmeye çalışan İtalya’daki bir bilim adamları ekibinin vardığı sonuç. 1
Bulgular, kokuları algılama mekanizması üzerine uzun süredir devam eden ve bazen sert tartışmaya yeni bir dokunuş katıyor. Trento Üniversitesi’nden Albrecht Haase liderliğindeki İtalyan ekibi, sonuçlarının, koku alma sistemine bağlı koku moleküllerinin titreşimlerini algılayan bir mekanizma tarafından koku alma sisteminde farklı sinir sinyallerinin üretildiği tartışmalı bir koku alma modelini desteklediğini söylüyor. reseptör proteinleri. Bu, farklı kokuların, bir kilit ve anahtar gibi reseptörlerin bağlanma bölgelerinde bulunan kokuların şekli tarafından belirlendiği standart görüşle çelişir.
Daha önceki çalışmalar , arıların, meyve sineklerinin ve belki de insanların koku izotopomerleri arasındaki farkı anlayabildiğini gösteriyor gibiydi . 2, 3 Ancak bu çalışmalar, güvenilir bir şekilde yorumlanması zor olabilecek davranışsal farklılıklara baktı. Bazı araştırmacılar, izotopomer ayrımcılığına veya en azından onu açıklayan titreşim mekanizmasına dair iyi bir kanıt olmadığını iddia ediyor. 4, 5
Kokulu Arı
Haase ve meslektaşları, tersine, farklı kokulu izotopomerlerle sunulduğunda, bal arılarının beyinlerine doğrudan baktılar. Haase’nin meslektaşı sinirbilimci Marco Paoli , “Herhangi bir davranış fenotipinin yukarı akışına bakıyoruz, bu nedenle koku işaretinden başka deneysel bileşenlerden kaynaklanan potansiyel davranışsal veya bilişsel etkileri hariç tutabiliriz,” diyor .
Arılar kokladığında, kokular, sinyali beynin anten lobları adı verilen bölgelerine taşıyan koku alma nöronlarının bir ucundaki koku reseptörlerine bağlanır. Anten lobları, glomeruli adı verilen nöron uçlarının kümelerini içerir ve her bir koku, tüm glomerüllerde farklı bir parmak izi aktivasyon modeli ortaya çıkarır.
Trento ekibi, fonksiyonel kalsiyum görüntüleme adı verilen bir teknik kullanarak farklı kokular için bu aktivasyon modellerini görebildi. Nöronların aktivasyonu, glomerüllerdeki kalsiyum konsantrasyonunda bir artışa neden olur ve araştırmacılar bunu, kalsiyuma duyarlı bir boyada floresanı uyarmak için lazerler kullanarak ve emisyonu mikroskop altında inceleyerek izler.
Dört yaygın arı kokusu – oktanol, benzaldehit, asetofenon ve izoamil asetat – ve üç ila 17 döteryum atomu taşıyan ilgili versiyonlar tarafından uyarılan aktivasyon modellerinde küçük ama önemli ve tutarlı farklılıklar olduğunu buldular. Farklılıkları açıklayabilecek herhangi bir kontaminasyon olasılığını dışlamak için gaz kromatografisi kullandılar.
Paoli, “Bulgular beni oldukça şaşırttı” diyor. Daha önceki davranış araştırmalarına rağmen, izotopomerler arasındaki herhangi bir nörolojik farkın “küçük ve karakterize edilmesi çok zor” olacağını tahmin ediyordu. Aksine, farklı arılar arasında sağlam ve oldukça tekdüze olduklarını kanıtladılar.
Titreşim Desteği
Döteryumlanmış ve döteryumlanmamış moleküllerin temelde aynı şekillere sahip olduğu göz önüne alındığında, basit bir kilit ve anahtar koku alma modelinin bu ayrımı nasıl sağlayabileceğini görmek zordur. Döteryum kütlesi sıradan hidrojenin iki katı olduğu için, bununla birlikte, kızılötesi dalga boylarında oluşan C-H bağlarının gerilmesine karşılık gelen bölgelerde titreşim spektrumları çok farklı olabilir. Haase ve meslektaşları, bu spektrumların test ettikleri bileşikler için gerçekten farklı olduğunu gösterdi.
Tartışmayı puslu bir bilişsel seviyeden beyin çevresindeki kokuların sinirsel temsiline kaydırmayı başardığımızı düşünüyorum.
Dahası, spektral farklılıklar ne kadar büyükse, glomerül aktivasyonundaki farklılıklar o kadar belirgin olur. Bu nedenle sonuçların, koku almanın titreşim modelini desteklediğini söylüyorlar. Bu, bilinen diğer biyolojik algılama mekanizmalarından önemli ölçüde farklıdır, çünkü kokular arasındaki spektral farklılıkların, bağlanma yerinde elektronların kuantum mekanik tünellemesi yoluyla tespit edildiğini varsayar. 6
Bu, tartışmaları çözecek mi? Bu pek olası görünmüyor. Neuroscientist Wulfila Gronenberg önceden koku isotopomers maruz bal arılarında davranışsal farklılıkları bildirdi ABD’de Arizona Üniversitesi, iş ‘yüksek standartta’ ve sinirsel tepki olarak farklılıklar gerçek olduğunu ikna olduğunu söyledi. Ancak titreşim hipotezini sağlamlaştırdığını düşünmüyor.
“Döteryumlanmış bileşiklerin fizikokimyasal özellikleri, mevcut ve önceki çalışmaların yazarlarının kabul ettiğinden daha farklı hidrojen emsallerinden daha farklı görünüyor” diyor. “Bence IR titreşim spektrumlarının koku verici-reseptör etkileşimlerine katkıda bulunmasının mümkün olduğunu düşünüyorum, ancak döteryumun titreşim spektrumunu değiştirmekten daha fazla etkiye sahip olması nedeniyle ne mevcut çalışma ne de önceki çalışmalar bu fikri kanıtlıyor.”
Paoli, “Kesinlikle, bizim kağıdımız koku alımındaki titreşim mekanizması için son bir kanıt vermiyor,” diyor Paoli. Mekanizmanın hâlâ belirsiz olduğunu ve moleküler şeklin muhtemelen hala önemli bir rol oynadığını söylüyor. Ama ekliyor: “Tartışmayı puslu bir bilişsel düzeyden, kokuların ilk kodlandığı beyin çevresinde bulunan bu kokuların sinirsel temsiline kaydırmayı başardığımızı düşünüyorum.”
Referanslar
1 M Paoli ve diğerleri , Sci. Rep ., 2016, 6 , 21893 (DOI: 10.1038 / srep21893 )
2 MI Franco ve diğerleri , Proc. Natl Acad. Sci. ABD , 2011, 108 , 3797 (DOI: 10.1073 / pnas.1012293108 )
3 W Gronenberg ve diğerleri , Proc. Biol. Sci. , 2014, 281 , 20133089 (DOI: 10.1098 / rspb.2013.3089 )
4 A Keller ve LB Vosshall, Nat. Neurosci. , 2004, 7 , 337 (DOI: 10.1038 / nn1215 )
5 E Block ve diğerleri , Proc. Natl. Acad. Sci. ABD , 2015, 112 , E2766 (DOI: 10.1073 / pnas.1503054112 )
6 L Turin, Chem. Duyular , 1996, 21 , 773 (DOI: 10.1093 / chemse / 21.6.773 )
Kaynak : chemistryworld.com
