В тонкой работе по обнаружению взрывчатых веществ и наркотиков в аэропортах и других местах повышенного риска человек давно полагается на чудо эволюционной биологии -- поисковых собак. Собачий нос способен улавливать запахи поодиночке и в комбинациях в ничтожно малых концентрациях -- порой всего до нескольких частей на триллион. Поисковые собаки ценятся на вес золота. Тренировать их очень трудно, долго и дорого. К тому же их работа очень опасна. Поэтому ученые решили создать приборы, которые хотя бы в малой степени могли заменить собачьи носы.

Исследователи давно занимаются задачей по созданию датчиков для обнаружения определенных веществ. В последние годы разработан целый набор технологий и методик, основанных на химическом обнаружении запахов, с помощью реагентов. Правда, пока искусственные носы далеки от совершенства и способны определять очень ограниченное число химических веществ.

Несколько лет назад Эрик Паттерсон, профессор механики и старший научный сотрудник Прикладной лаборатории штата Пенсильвания, решил вернуться к истокам обоняния и исследовать... собачий нос, чтобы затем воспроизвести его в улучшенном механическом варианте.

Когда собака делает вдох, воздух с запахами проходит через преддверие носа и попадает в очень сложный и запутанный лабиринт. Эта чудо природы позволяет вдыхаемому воздуху соприкасаться с очень большой поверхностью внутри носа со множеством рецепторов. Это тончайшие волоски, улавливающие молекулы, несущие запахи. На конце каждого из них имеется углубление, похожее на чашечку. Молекулы отличаются между собой формой. Каждая чашечка ловит только молекулы определенной формы. Поймав молекулу, рецептор посылает в мозг сигнал, который регистрируется и расшифровывается. Примерно так, в очень упрощенном виде, животные, и человек в том числе, и чувствуют запахи.

При помощи сложных математических уравнений и магнитно-резонансной томографии носа собаки Паттерсону с помощниками удалось построить компьютерную модель, которая помогла ответить на ряд важных вопросов. Например, модель показала, как запах доставляется в обонятельную область.

Сейчас Эрик Паттерсон вместе с учеными из других американских институтов и университетов приступил к большому проекту под названием «Настоящий нос». Он финансируется созданным в 1958 году при Пентагоне Военным агентством научно-исследовательских проектов (ДАРПА), имеющим годовой бюджет в 2 млрд долл. Цель проекта -- создать биомеханический нос, который будет полностью копировать систему обоняния собак.

На первом этапе Паттерсону с коллегами предстоит создать систему приема запахов. Затем наступит очередь самой трудной задачи -- создания системы обнаружения запахов, главную роль в которой будут играть рецепторы, полученные из живых клеток. Ее сложность состоит в том, что сначала необходимо определить, какие рецепторы за какие химические вещества отвечают. К тому же этих рецепторов должно быть достаточно много для того, чтобы система нормально функционировала. Только после создания надежной системы обнаружения запахов биомеханический нос сможет выделять нужные запахи из сложных смесей.

О практической стороне работы говорить пока рано, но профессор Паттерсон считает, что искусственный нос сможет улавливать запахи наркотиков, взрывчатки, химического и биологического оружия.