Secretele receptorilor olfactivi nu au fost încă pe deplin înțelese. Cercetătorii au făcut însă pași uriași în descifrarea misterelor care înconjoară acest simț fundamental al viețuitoarelor.
Mirosul, mai degrabă decât vederea, domnește ca simț suprem pentru majoritatea animalelor. Le permite să găsească mâncare, să evite pericolul și să atragă perechea; le domină percepțiile și le îndrumă comportamentul; dictează modul în care interpretează și răspund la potopul informațiilor senzoriale din jurul lor.
„Modul în care noi, creaturile biologice, interacționăm la nivel chimic, în lume, este extrem de important pentru a înțelege cine suntem și modul în care navigăm prin Univers”, a spus Bob Datta, neurobiolog la Harvard Medical School.
Simțul olfactiv este cel mai puțin bine înțeles, în parte datorită complexității inputurilor pe care trebuie să le ia în calcul. Ceea ce am putea eticheta ca un singur miros — de exemplu, aroma cafelei, dimineața, de iarbă umedă după o furtună de vară, de șampon sau parfum — este adesea un amestec de sute de tipuri de substanțe chimice, rezultând enorm de multe interacțiuni și rezultate posibile. Pentru ca un animal să detecteze și să discrimineze multele mirosuri care sunt esențiale pentru supraviețuirea sa, repertoriul limitat al receptorilor de pe neuronii săi senzitivi olfactivi trebuie să recunoască cumva un număr uriaș de compuși. Deci, un receptor individual trebuie să fie capabil să recunoască multe molecule de miros diverse, aparent fără legătură. Noile cercetări au făcut un pas înainte crucial, de mult anticipat, în elucidarea etapelor proceselor olfactive. O echipă de cercetători de la Universitatea Rockefeller din New York a oferit prima „imagine”, la nivel molecular a unui receptor olfactiv, legat de o moleculă de aromată. Acesta a fost un vis împlinit în domeniu, născut încă de când au fost descoperiți receptorii olfactivi, acum 30 de ani, „Deși știam de receptori olfactivi specializați, nimeni nu a văzut de fapt imaginea unei molecule legate de un receptor”, a spus cercetătorul Bob Datta.
Rezultatul confirmă modul în care animalele identifică și discriminează numărul astronomic de mirosuri. De asemenea, aruncă lumină asupra principiilor — cheie ale activității receptorilor care ar putea avea implicații de anvergură — pentru evoluția percepției chimice, pentru înțelegerea noastră despre modul în care funcționează alte sisteme și procese neurologice și pentru aplicații practice, cum ar fi dezvoltarea de medicamente targetate și repelenți pentru insecte.
Mai multe ipoteze au concurat pentru a explica modul în care receptorii olfactivi ating flexibilitatea necesară: s-a propus ideea că receptorii răspund la o singură caracteristică a moleculelor de miros, cum ar fi forma sau dimensiunea, apoi creierul ar putea apoi identifica un miros decodând combinația inputului respectiv. Alți cercetători au susținut că fiecare receptor are mai multe terminații, permițând „andocarea” diferitelor tipuri de compuși. Dar, pentru a afla care dintre aceste idei era corectă, trebuia observată structura reală a receptorului.
Echipa Universității Rockefeller s-a orientat spre interacțiunile receptorilor olfactivi ai unei insecte, care are un sistem de deosebit de simplu (la insecte, receptorii olfactivi sunt de forma unor tuburi extrem de înguste, care se activează atunci când o moleculă de miros se leagă de ele și transmit un impuls către creier).
Metodele tradiționale pentru fixarea structurii moleculare tridimensionale a proteinelor nu funcționează pe receptorii olfactivi, aceștia tind să se plieze greșit, să se comporte anormal sau să devină dificil de distins în condițiile pe care aceste analize le necesită. Însă, progresele tehnologice recente, în special o tehnică de imagistică numită crio-microscopie electronică, au făcut posibilă încercarea cercetătorilor americani — ei au urmărit structura unui receptor olfactiv al insectei, în trei configurații diferite: neactivat, legat de o moleculă aromată comună numită eugenol (care, apropo, miroase a cuișoare) și cu insecticidul DEET. Apoi, au comparat aceste structuri, până la atomii lor individuali, pentru a înțelege cum s-a deschis canalul receptorului și cum un singur receptor ar putea detecta substanțe chimice de forme și dimensiuni foarte diferite. Cercetătorii au descoperit că, deși DEET și eugenolul nu au prea multe în comun ca molecule, ambele au andocat în același loc pe receptor — acesta s-a dovedit a fi un „buzunar”, căptușit cu mulți aminoacizi care facilitează interacțiunile slabe, eugenolul și DEET atașându-se în el. Modele de calcul ulterioare au arătat că fiecare moleculă era capabilă să se lege în multe orientări diferite și că multe alte tipuri de compuși olfactivi s-ar putea lega de receptor într-un mod similar. Echipa a constatat că receptorul face o recunoaștere holistica a moleculei, spre deosebire de doar detectarea caracteristicilor structurale specifice ale acesteia.
Observațiile echipei pot explica modul în care receptorii olfactivi ai insectelor pot evolua în general atât de repede și diferă atât de mult între specii. Fiecare specie de insectă ar putea să fi dezvoltat propriul repertoriu unic de receptori, care se potrivesc perfect nișei chimico-olfactive predominante în care acestea viețuiesc.
Este tentant, de exemplu, să ne imaginăm cum acest mecanism recent evidențiat s-ar putea aplica altor receptori din creierul animalelor: de la cei care detectează neuromodulatori precum dopamina, la cei care sunt afectați de diferite tipuri de anestezice sau la posibilitatea de a eradica insecte precum țânțarul, care este încă cel mai mortal animal de pe Pământ din cauza bolilor pe care le poartă.
