Собак, известных своим необычайно острым обонянием, можно научить использовать свои чувствительные нюхатели для поиска наркотиков, бомб, постельных клопов, пропавших без вести туристов и даже рака. Среди собак и других животных, которые полагаются на запах, по крайней мере, один фактор, который может дать им преимущество, – это лист ткани в полости носа.
У людей эта ткань, называемая обонятельным эпителием, представляет собой единый плоский лист, выстилающий крышу носовой полости. У собак, однако, обонятельный эпителий образует сложный лабиринт, складывающийся и изгибающийся над рядом костных выступов, называемых носовыми раковинами, которые образуются в носовой полости. Обонятельный эпителий содержит специализированные нейроны, которые связываются с молекулами запаха и посылают в мозг сигналы, которые интерпретируются как запах. У собак этих нейронов на сотни миллионов больше, чем у людей. Предполагается, что эта дополнительная структурная сложность отвечает за превосходную способность собак обонять. Но, что удивительно, это никогда не было доказано научно.
Теперь исследователи из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе. Луи раскрыл новые подробности развития обонятельного эпителия. Новые знания могут помочь ученым доказать, что носовые раковины и, как следствие, большая площадь поверхности обонятельного эпителия являются одной из главных причин, по которой собаки так хорошо пахнут.
"Мы думаем, что площадь поверхности полотна влияет на то, насколько хорошо животные пахнут, и на типы запахов, которые они могут уловить," сказал Дэвид М. Орниц, MD, Ph.D., дипломированный профессор биологии развития. "Одна из причин, по которой мы думаем, это связано с различиями в сложности этих носовых раковин. У животных, которые, как мы думаем, обладают отличным обонянием, действительно сложная система носовых раковин."
Исследование, опубликованное в августе. 9 в журнале Developmental Cell, также может помочь ответить на давний вопрос эволюции: как обоняние животных стало настолько разнообразным?? То, как эти способности расходились в эволюционной истории, остается загадкой. Понимание этих сигналов может помочь ученым понять, как собаки развили необычную обонятельную систему, а люди – сравнительно низкорослую.
Первый автор Лу М. Янг, аспирант лаборатории Орница, обнаружил, что недавно открытая стволовая клетка, которую исследователи назвали клетками FEP, контролирует размер поверхности обонятельного эпителия. Эти стволовые клетки также отправляют определенную сигнальную молекулу в нижележащие носовые раковины, заставляя их расти. Данные свидетельствуют о том, что это перекрестное взаимодействие сигналов между эпителием и носовыми раковинами регулирует масштаб обонятельной системы, которая в конечном итоге развивается, что иногда приводит к образованию обонятельного эпителия с большей площадью поверхности, например, у собак.
Когда стволовые клетки не могут передавать сигнал должным образом, рост носовых раковин и площадь поверхности обонятельного эпителия задерживаются. Чтобы изучить это в лаборатории, мышей с такой обонятельной задержкой в росте теоретически можно сравнить с типичными мышами, чтобы узнать больше о том, как эти сигналы определяют окончательную сложность обонятельной системы животного.
"До нашего исследования мы не знали, как эпителий расширяется от крошечного участка клеток до большого листа, который развивается вместе со сложными носовыми раковинами," Ян сказал. "Мы можем использовать это, чтобы понять, почему, например, у собак такое хорошее обоняние. У них чрезвычайно сложные структуры носовых раковин, и теперь мы знаем некоторые детали того, как эти структуры развиваются."