Нобелевская премия по физиологии и медицине, 2004 г.

Сейчас она работает в отделении науки исследовательского онкологического центра имени Фреда Хатчинсона в Сиэтле и занимает должность профессора кафедры физиологии и биофизики университета Вашингтона в Сиэтле. Ее работа на соискание ученой степени была выполнена в университете штата Колумбия. До перехода в центр имени Фреда Хатчинсона, Б. занимала должность профессора нейробиологии в военно-медицинской школе Гарварда.

Лаборатория Линды Бак исследует, как ароматы и феромоны, обнаруженные рецепторами в носовой части, трансформируются и интерпретируются мозгом. Она и ее коллеги также исследуют механизмы, которые лежат в основе старения и увеличения продолжительности жизни.

Нобелевская премия присуждена Линде Бак за исследования «обонятельных рецепторов и организации системы органов обоняния».

Ученые открыли семейство генов, генерирующих протеины, которые улавливают запахи. Люди и млекопитающие могут обнаруживать тысячи различных вкусов и запахов. Они действуют как феромоны*, стимулируя определенные химические реакции или физиологические воздействия на рецепторы. Разрешающая способность обонятельной системы огромна. Даже незначительное изменение в структуре одоранта** может изменять восприятие аромата, например, от запаха цитруса до запаха пота.

* Феромоны - химические вещества, вырабатываемые экзокринными железами (или специальными клетками) животных; выделяясь во внешнюю среду одними особями, феромоны оказывают влияние на поведение, а иногда на рост и развитие др. особей того же вида. К феромонам относятся половые аттрактанты, вещества тревоги, сбора и др. Особенно важную роль феромоны играют в жизни насекомых. У общественных насекомых регулируют состав колонии и специфическую деятельность ее членов. Феромоны и их химические аналоги применяются в борьбе с насекомыми-вредителями.
** Одорант (от лат. odor - запах) - вещество, добавляемое в газ или воздух для придания ему характерного запаха. Одорант, как правило, серосодержащее соединение. По составу одоранты классифицируют на меркаптанные (этилмеркаптан, калодорант и др.) и сульфидные (диэтилсульфид, диметилсульфид и др.). Одоризация бытового газа способствует установлению его утечек.

Как млекопитающие обнаруживают такое огромное количество запахов и как мозг преобразует их свойства в восприятие? Чтобы исследовать эти вопросы, Б. использовала комбинацию молекулярных и генетических инструментов. Сначала был определен ряд рецепторов на молекулярном уровне, а затем исследовалась связь рецепторов с мозгом.

Результаты исследований объясняют, как может 1000 рецепторов различать десятки тысяч разнообразных ароматов. Б. и ее коллеги показали также, что даже небольшие изменения в химической структуре одоранта приводят к активизации различных комбинаций рецепторов. Именно поэтому запах октанола навевает мысли о цитрусовых ароматах, а запах сходного соединения, октановой кислоты, скорее напоминает запах пота. Было также обнаружено, что бóльшие количества вещества оказывает влияние на бóльший набор рецепторов. Это объясняет вариации восприятия одного и того же вещества, если его концентрации существенно различаются, например, индол при высокой концентрации пахнет гнилью, в то время как его легкое дуновение ощущается как аромат цветов.

Отдельные нейроны млекопитающих обрабатывались набором одорантов, и с помощью метода, позволяющего определять расположение ионов кальция, исследователи могли видеть, какие нервные клетки стимулируются в ответ на конкретный одорант. Когда молекула одоранта связывается со своим рецептором, нервные клетки реагируют на это открытием кальциевых каналов, при этом поток ионов кальция направлен внутрь клетки. Затем этот поток преобразуется в электрический ток, передаваемый по аксону как нервный сигнал. Разработанный метод позволяет количественно измерять поток ионов кальция. С его помощью показано, что обонятельная система использует комбинаторную схему кодирования запахов.