Here's a question for you: how many different scents do you think you can smell, and maybe even identify with accuracy? 100? 300? 1,000? One study estimates that humans can detect up to one trillion different odors. A trillion. It's hard to imagine, but your nose has the molecular machinery to make it happen.
Iată o întrebare pentru voi: câte mirosuri diferite credeți că puteți simți și poate chiar identifica cu acuratețe? 100? 300? 1.000? Un studiu estimează că oamenii pot detecta până la un trilion de mirosuri. Un trilion. E greu de imaginat, dar nasul nostru are mașinăria moleculară ca să facă lucrul acesta.
Olfactory receptors -- tiny scent detectors -- are packed into your nose, each one patiently waiting to be activated by the odor, or ligand, that it's been assigned to detect. It turns out we humans, like all vertebrates, have lots of olfactory receptors. In fact, more of our DNA is devoted to genes for different olfactory receptors than for any other type of protein.
Receptorii olfactivi -- detectori foarte mici de miros -- sunt înghesuiți în nas, fiecare în parte așteptând să fie activat de mirosul, sau de molecula, pe care a fost programat să le detecteze. Se pare că noi, oamenii, la fel ca toate vertebratele, avem o mulțime de receptori olfactivi. De fapt, mai mult din ADN-ul nostru ține de gene pentru diverși receptori olfactivi decât pentru orice alt tip de proteină.
Why is that? Could olfactory receptors be doing something else in addition to allowing us to smell?
De ce? Ar putea receptorii olfactivi să facă altceva pe lângă faptul că ne permit să simțim mirosuri?
In 1991, Linda Buck and Richard Axel uncovered the molecular identity of olfactory receptors -- work which ultimately led to a Nobel Prize. At the time, we all assumed that these receptors were only found in the nose. However, about a year or so later, a report emerged of an olfactory receptor expressed in a tissue other than the nose. And then another such report emerged, and another. We now know that these receptors are found all over the body, including in some pretty unexpected places -- in muscle, in kidneys, lungs and blood vessels.
În 1991, Linda Buck și Richard Axel au descoperit identitatea moleculară a receptorilor olfactivi -- studiu care le-a adus Premiul Nobel. La momentul acela, cu toții am presupus că acești receptori se află doar în nas. În orice caz, după vreun an, a apărut un raport despre un receptor olfactiv aflat într-un alt țesut decât nasul. Apoi a apărut un raport asemănător, apoi altul. Acum știm că receptorii aceștia se află în tot corpul, inclusiv în unele locuri neașteptate -- în mușchi, rinichi, plămâni și vase de sânge.
But what are they doing there? Well, we know that olfactory receptors act as sensitive chemical sensors in the nose -- that's how they mediate our sense of smell. It turns out they also act as sensitive chemical sensors in many other parts of the body. Now, I'm not saying that your liver can detect the aroma of your morning coffee as you walk into the kitchen. Rather, after you drink your morning coffee, your liver might use an olfactory receptor to chemically detect the change in concentration of a chemical floating through your bloodstream.
Dar ce fac ei aici? Ei bine, știm că receptorii olfactivi acționează în nas ca senzori chimici sensibili -- așa mijlocesc simțul mirosului. Se pare că acționează ca senzori chimici sensibili în multe alte părți ale corpului. Nu spun că ficatul poate detecta aroma cafelei de dimineață când intrați în bucătărie. Mai degrabă, după ce vă beți cafeaua de dimineață, poate că ficatul vostru va folosi un receptor olfactiv ca să detecteze chimic schimbarea în concentrația unei substanțe chimice ce „plutește” în sânge.
Many cell types and tissues in the body use chemical sensors, or chemosensors, to keep track of the concentration of hormones, metabolites and other molecules, and some of these chemosensors are olfactory receptors. If you are a pancreas or a kidney and you need a specialized chemical sensor that will allow you to keep track of a specific molecule, why reinvent the wheel?
Multe tipuri de celule și țesuturi din corp folosesc senzori chimici, sau chemosenzori, pentru a urmări concentrația de hormoni, metaboliți și alte molecule, iar unii din acești chemosenzori sunt receptori olfactivi. Dacă sunteți un pancreas sau un rinichi și aveți nevoie de un senzor chimic specializat care să vă permită să urmăriți o moleculă anume, de ce să reinventezi roata?
One of the first examples of an olfactory receptor found outside the nose showed that human sperm express an olfactory receptor, and that sperm with this receptor will seek out the chemical that the receptor responds to -- the receptor's ligand. That is, the sperm will swim toward the ligand. This has intriguing implications. Are sperm aided in finding the egg by sniffing out the area with the highest ligand concentration?
Unul dintre primele exemple ale unui receptor olfactiv aflat în afara nasului a arătat că sperma umană exprimă un receptor olfactiv, iar sperma aceea cu acest receptor vor căuta substanța chimică la care reacționează receptorul -- molecula receptorului. Adică, sperma va înota spre moleculă. Asta are implicații contrariante. Sunt spermatozoizii ajutați să găsească ovulul mirosind zona cu cea mai mare concentrație de molecule?
I like this example because it clearly demonstrates that an olfactory receptor's primary job is to be a chemical sensor, but depending on the context, it can influence how you perceive a smell, or in which direction sperm will swim, and as it turns out, a huge variety of other processes. Olfactory receptors have been implicated in muscle cell migration, in helping the lung to sense and respond to inhaled chemicals, and in wound healing.
Îmi place acest exemplu deoarece demonstrează clar că scopul principal al unui receptor olfactiv e să fie un senzor chimic, dar în funcție de context, poate influența modul în care percepem un miros, sau în ce direcție vor înainta spermatozoizii, și după cum se dovedește, o imensă varietate de alte procese. Receptorii olfactivi au fost implicați în migrația celulelor musculare, în a ajuta plămânii să simtă și să răspundă la chimicale inhalate, și în vindecarea rănilor.
Similarly, taste receptors once thought to be found only in the tongue, are now known to be expressed in cells and tissues throughout the body. Even more surprisingly, a recent study found that the light receptors in our eyes also play a role in our blood vessels.
Similar, se credea că receptorii gustativi se găsesc doar pe limbă, dar acum se știe că se găsesc în celulele și țesuturile din corp. Chiar mai surprinzător, un studiu recent a aflat că receptorii vizuali din ochii noștri joacă și ei un rol în vasele de sânge.
In my lab, we work on trying to understand the roles of olfactory receptors and taste receptors in the context of the kidney. The kidney is a central control center for homeostasis. And to us, it makes sense that a homeostatic control center would be a logical place to employ chemical sensors. We've identified a number of different olfactory and taste receptors in the kidney, one of which, olfactory receptor 78, is known to be expressed in cells and tissues that are important in the regulation of blood pressure. When this receptor is deleted in mice, their blood pressure is low. Surprisingly, this receptor was found to respond to chemicals called short-chain fatty acids that are produced by the bacteria that reside in your gut -- your gut microbiota. After being produced by your gut microbiota, these chemicals are absorbed into your bloodstream where they can then interact with receptors like olfactory receptor 78, meaning that the changes in metabolism of your gut microbiota may influence your blood pressure.
În laboratorul meu, lucrăm ca să înțelegem rolurile receptorilor olfactivi și gustativi cu referire la rinichi. Rinichiul este un centru de control al homeostazei. Pentru noi, are sens faptul că centrul de control al homeostazei ar fi un loc unde e logic să fie senzori chimici. Am identificat un număr de receptori olfactivi și gustativi în rinichi, unul dintre ei, receptorul olfactiv 78, știut fiind că se află în celule și țesuturi care sunt importante în reglarea presiunii sângelui. Când receptorul este șters la șoareci, presiunea sângelui lor este scăzută. În mod surprinzător, s-a descoperit că acest receptor reacționează la chimicale numite acizi grași cu lanț scurt care sunt produși de bacteriile din intestin -- microbiomul intestinal. După ce sunt produse de microbiomul intestinal, aceste chimicale sunt absorbite în fluxul sangvin unde pot interacționa cu receptori precum receptorul olfactiv 78, adică schimbările în metabolismul microbiomului intestinal pot influența presiunea sângelui.
Although we've identified a number of different olfactory and taste receptors in the kidney, we've only just begun to tease out their different functions and to figure out which chemicals each of them responds to. Similar investigations lie ahead for many other organs and tissues -- only a small minority of receptors has been studied to date. This is exciting stuff. It's revolutionizing our understanding of the scope of influence for one of the five senses. And it has the potential to change our understanding of some aspects of human physiology. It's still early, but I think we've picked up on the scent of something we're following.
Deși am definit un număr de receptori olfactivi și gustativ diferiți din rinichi, doar am început să le aflăm diferitele funcții și să ne dăm seama la care chimicale reacționează fiecare. Investigații similare se pot face pentru multe alte organe și țesuturi -- doar o mică parte a receptorilor a fost studiată până acum. E captivant. Revoluționează modul în care înțelegem scopul influenței pentru unul din cele cinci simțuri. Și are potențialul de a ne schimba modul în care înțelegem unele aspecte ale fiziologiei umane. E încă prematur, dar eu cred că am dat de urma a ceea ce căutam.
(Laughter)
(Râsete)
Thank you.
Vă mulțumesc.
(Applause)
(Aplauze)