— В пробирках тоже нет ничего необычного, — пояснил один из экспериментаторов Г. А. Чуич. — В них раствор, где размещены клетки крови — молекулы гемоглобина, белки… Зато реакции, которые происходят с этими веществами, действительно, не совсем обычны…
Представим себе, в комнату зашел некто, постоял и вышел. Вошедший после него в помещение экспериментатор через некоторое время может определить, что заходивший был в синем вельветовом костюме, у его шариковой ручки нет колпачка, а сам он был слегка раздражен, скорее всего, мелкими бытовыми неприятностями. И рассказали экспериментатору обо всем этом биодатчики — те самые растворы живых клеток в пробирках.
Оказывается, некоторые живые клетки определенным образом реагируют на те или иные химические соединения, распространяющиеся воздухе в виде запахов. По результатам анализа таких реакций и удается затем установить, кто именно был в комнате и каково его состояние.
Причем живые клетки — уже достаточно стандартные образования, чтобы на одни и те же раздражители реагировать всякий раз одинаково. То есть налицо воспроизводимость результатов. И все-таки исследователи не останавливаются на достигнутом. Теперь их не устраивает недолговечность приборов из пробирки. Ведь многие живые клетки могут существовать вне организма лишь считанные часы, в лучшем случае — несколько дней. Нельзя ли увеличить срок их службы? Можно. Хотя бы вот каким образом…
ПО СЛЕДУ МОЛЕКУЛЫ ИДЕТ «ПУРГА»
…Наш разговор начался с того, что кандидат биологических наук А. М. Королев попросил у меня портфель.
— Нет-нет, открывать не надо! Я и так узнаю, что внутри…
И он стал подносить к закрытому портфелю тонкие гибкие трубочки-зонды, тянувшиеся от стойки с несколькими электронными блоками, опутанными проводами.
— Похоже, там у вас лежат книги или журналы. Словом, печатная продукция, — сказал Королев через пару минут. — А еще дня три тому назад в портфеле побывала копченая рыба, а еще раньше — стиральный порошок и крем для обуви…
— Но как вы все узнали?!
— «Пурга» помогла, — ученый кивнул на установку. — Только никакого отношения к полярному ветру она не имеет. Это лишь сокращение полного названия — «полупроводниковое устройство регистрации газового анализа». А говоря проще, «электронный нос»…
Так писал я лет десять тому назад о суперновинке того времени. И вот снова переступаю порог биофака МГУ.
— Здравствуйте, Александр Михайлович! Что у вас новенького?
И нынешний заведующий лабораторией общих и прикладных проблем хеморецепции стал показывать мне свое хозяйство.
Новинок много. Но прежде всего меня, конечно, интересовала судьба «электронного носа». Оказалось, современная модификация «Пурги» уже умещается в портфеле и весит всего 4,5 кг. С устройством можно работать не только в лаборатории, но и, так сказать, в натурных условиях. Александр Михайлович тут же продемонстрировал, как это делается.
Устройство разделено на три блока. Первый — набор чувствительных датчиков-сенсоров — умещается в футляре размером с коробку для духов. При необходимости его можно укрепить на телескопической ручке и просунуть в любой закуток. Во втором блоке заключена вся электроника, необходимая для определения того, чем именно пахнет. И, наконец, в третьем блоке помещаются ни-кель-кадмиевые аккумуляторы и «побудитель расхода», как его назвал Королев, то есть мембранный насос, прокачивающий воздух через систему.
В общем, как и прежде, я вижу перед собой искусственный аналог природного носа. Насос выполняет роль легких, прокачивающих воздух через носовую полость, электроника служит «мозгом», распознающим запахи, ну, а роль чувствительных элементов в носу отведена полимерным мембранам. Все это, правда, пока не удалось ужать до размеров естественных аналогов, но работы в данном направлении активно ведутся. Королев обещал, что во время следующего моего визита он сможет показать «электронный нос», весящий уже порядка… 100 г!
Тем не менее и тот «нос», что имеется в наличии сегодня, умеет уже достаточно много. Скажем, ни одна собака-ищейка не способна уловить запах человека в помещении, где сильно пахнет бензином, ацетоном, краской, или когда следы присыпаны пахучим веществом, например, табаком. А вот электроника может! Причем в отличие от индикаторов, работа которых основана на улавливании инфракрасного, теплового излучения живых существ, данная система способна отличить человека от других млекопитающих — скажем, крыс, обычно во множестве населяющих складские помещения. Сигнал тревоги будет поднят лишь в том случае, когда в охраняемое помещение действительно проникает посторонний.
— Правда, настоящим Шерлоком Холмсом «электронный нос» еще не стал, — улыбается Королев. — Если помните, знаменитый сыщик по нескольким характерным признакам чуть ли не полностью восстанавливал облик злоумышленника. Наши «носы» пока не в состоянии отличить одного человека от другого. Зато на определенные запахи, скажем, метан или наркотики, нюх у них отменный — в 10 раз лучше, чем у той же собаки!..
Такая особенность позволяет «искусственному носу» найти применение во многих отраслях науки, техники и народного хозяйства. Скажем, вынюхивая метан, можно очень быстро обнаружить, а затем и устранять утечки в газопроводах. Есть сведения, что в районе многих месторождений угля и нефти тоже наблюдается повышенная микроконцентрация этого природного газа. Стало быть, «электронный нос» способен отыскивать и залежи данных полезных ископаемых. Заинтересовались новинкой и медики. Они полагают, что многие болезни, такие, например, как тонзиллит, дифтерит, подагра и многие другие, имеют специфические запахи, уловив которые, можно очень быстро поставить точный диагноз заболевания…
— Все это, конечно, хорошо, — сказал я Александру Михайловичу, — ну, а какой, скажите, пожалуйста, прок от вашей разработки обыкновенному человеку, так сказать, обывателю?
— А вы когда-нибудь задумывались, чем пахнет новая мебель? — вопросом на вопрос ответил Королев.
Признаться, такой оборот дела меня несколько огорошил: а, действительно, чем?
Оказывается, современная мебель из ДСП въезжает в квартиру вместе с целым букетом запахов — и далеко не все из них полезны для здоровья. Фенолформальдегидные смолы и прочие вещества, входящие в состав клеев и лаков, выделяют в атмосферу самые настоящие отравляющие вещества, концентрацию которых в квартире, конечно, вряд ли кто замерял. А надо бы… Тогда, по крайней мере, будешь точно знать, отчего болит голова и кому выставлять счет за подпорченное здоровье.
А пища?.. Обратите внимание, ваша кошка или собака зачастую воротят нос от колбасы, которую вы только что принесли из магазина. А мы ничего, лопаем: наши анализаторы не так чувствительны к запахам, как у животных. И, бывает, травимся… «Электронный нос» в портативном варианте позволил бы учуять порчу еще в магазине или на рынке, и вы не потратили бы деньги понапрасну.
Или вот еще один поворот темы. Не для кого ведь не секрет, что семьи наши стали менее прочными. Говорили мы и о причинах того — современные мужчины зачастую не способны выделять соблазнительные для женщин запахи. Но положение ведь можно исправить, если знать наверняка, в чем причина семейной аварии. «Электронный нос» мог бы дать точный анализ ситуации.
Мог бы… Но, к сожалению, пока не может. А причина тому одна — нет у нашего государства денег ни на науку, ни на любовь, ни на «электронные носы»… Так что все мы в итоге остаемся с носом. Каждый — со своим собственным.
ЧЕМ ПАХНЕТ ДЕЛО?
И все-таки мне не хотелось закончить свой рассказ на грустной ноте, не хотелось бы, чтобы вы печально повесили носы. И потому в заключение давайте поговорим о чем-нибудь хорошем, хотя бы о горизонтах одорологии. Ведь новые, обнадеживающие сведения о запахах, их изучении и применении приходят, если не каждый день, то все-таки довольно часто. Приведу лишь некоторые из потока сообщений.
…Сразу нужно оговориться, что «искусственный нос» — название для прибора, созданного сотрудниками двух академических НИИ — Института общей физики и ФИАНа имени П. Н. Лебедева, — несколько неудачное. Хотя бы потому, что данный «нос» может анализировать даже те соединения, которые вовсе не пахнут. В таком случае он как бы пробует их на вкус.
Происходит же это следующим образом. Прибор по своему принципу действия несколько напоминает локатор. Только в исследуемое вещество посылается не радиоимпульс и не ультразвук, а луч лазера. Попадет в этот луч молекула — и тотчас оставит в его спектре след, темные полосы, которые физики называют спектром поглощения. Каждая молекула «наследит», конечно, по-своему, — ив приемник попадают, образно говоря, «отпечатки ее пальцев».
Ну, а дальнейшее, как говорится, дело техники. Спектр тотчас анализируется с применением новейшей вычислительной техники, и вскоре на стол исследователя может быть положена справка с точным указанием, какие именно молекулы и в каком количестве встретил на своем пути лазерный луч. Причем работает этот комплекс настолько быстро, что «искусственный нос» при необходимости может выдавать подряд целую серию моментальных снимков-анализов, своеобразных кадров. А если сопоставить их вместе, получится некий фильм — скажем, «кино» о жизни муравейника с точки зрения запаха. Быть может, посмотрев такой «фильм» и раз, и другой, и третий, исследователи наконец-таки разберутся в тех сложных процессах, которые составляют жизненные алгоритмы этих интереснейших насекомых, иерархию их общества.
…Исследователи медицинского центра имени Дж. Гопкинса и некоторых других учреждений разгадали механизм, благодаря которому нервным клеткам в носу позволяется на некоторое время отметить наличие запаха, а потом забыть о нем и подготовиться к восприятию следующего раздражителя.
Оказалось, что мембранам и рецепторам на поверхности обонятельных клеток отводится лишь малая доля секунды для восприятия запахов. А затем белок под названием «барк-2» блокирует возбужденные рецепторы запаха.