Węch jest jednym ze zmysłów człowieka. Jest to zmysł często niedoceniany w swej roli (choć utrata powonienia to obecnie jedna z przesłanek do diagnostyki w kierunku COVID), a mechanizm jego działania ciągle pozostaje zagadką.

Generalnie wiadomo, że molekuły zapachowe (np. uwolnione przy okazji krojenia pomarańczy) wraz z powietrzem dostają się do jamy nosowej gdzie znajduje się nabłonek węchowy, a na nim receptory zapachowe (w liczbie ok. 50 mln). Wiadomo, że dany receptor rozpoznaje tylko jeden zapach. Pojawia się pytanie jak dany receptor rozpoznaje molekułę zapachową i jak pobudzany jest neuron, który następnie przekaże sygnał do mózgu.

Stereochemiczna teorii węchu została sformułowana przez Johna E. Amoore’a. Zgodnie z tą teorią molekuły zapachowe są rozpoznawane przez receptory na podstawie kształtu (mechanizm zamka i klucza). Problemem w tym przypadku są molekuły o odmiennym kształcie, a tym samym zapachu (przykładowo zarówno siarkowodór jak i dekaboran mają zapach zgniłych jaj, a znacząco różnią się kształtem – link).

Wibracyjna teoria Turina opiera się na drganiach wiązań chemicznych molekuły zapachowej (link ang). W tej teorii pojawia się aspekt kwantowy. Otóż jeśli drgania będą miały odpowiednią częstotliwość to może dojść do nieelastycznego zjawiska tunelowania – w tym przypadku przejścia elektronu z jednego fragmentu receptora do drugiego i w konsekwencji pobudzenia neuronu. Na potwierdzenie tej teorii wykonywano badania, w których atomy wodoru zamieniano w molekułach zapachowych atomami deuteru, wymuszając tym samym inną częstotliwość drgań (artykuł angielski).

Możliwe jest, że obie teorie uzupełniają się i rozpoznawanie molekuł zapachowych wykorzystuje zarówno mechanizm zamku i klucza jak i drgania.

Zachęcam do posłuchania angielskiego podcastu omawiającego podejście kwantowe.