Primární pachy neboli čichová abeceda
Suroviny

od Matvey Yudov
10/08/25 10:30:04

Pochopení struktury našich smyslových systémů je klíčové pro celou řadu základních i praktických úkolů. Přesto pokud jde o čich – navzdory jeho pověsti nejstaršího ze smyslů – zůstáváme v poznání překvapivě pozadu. Naučili jsme se tisknout a zobrazovat obrazy s ohromujícími detaily a věrností barev, dokážeme zaznamenat i reprodukovat zvuk ve všech jeho nuancích. Ale představa „tiskárny vůní“ – zařízení, které by dokázalo na požádání vytvořit jakýkoli pach – nám stále uniká.

Víme, že lidské oko obsahuje jen tři typy fotoreceptorů (čípků), z nichž každý reaguje na fotony různých vlnových délek. Krátkovlnné (modré) receptory jsou nejcitlivější při 443 nm, zelené při 544 nm a dlouhovlnné (červené) při 570 nm. V grafu níže je citlivost receptorů normalizována na jedničku (ve skutečnosti jsou červené receptory mnohem citlivější než modré). Jak vidíte, mezi čípky není ostrá hranice – jejich křivky citlivosti se překrývají. Například světlo o vlnové délce kolem 480 nm aktivuje všechny tři typy receptorů, každý v jiné míře. K tomuto bodu se ještě vrátím, až se dostaneme k čichovým receptorům.

Právě toto poznání vysvětluje, proč nám ke zobrazení celého spektra barev a odstínů stačí tři typy barevných LED diod a čtyři tiskové kazety.

Oproti tomu čich býval vždy přirovnáván spíše k chuti než k barvě. A seznam základních chutí byl tradičně velmi krátký: sladká, hořká, kyselá, slaná. Teprve později byla jako základní uznána chuť umami (slaně masová, bílkovinná), a zhruba před deseti lety se vědci začali zajímat i o receptory pro tuk (oleogustus, případně pinguis). Objevily se i úvahy o receptorech pro pálivost, dokonce pro vodu a další, ještě exotičtější vjemy. Jako v mnoha oblastech fyziologie přišel skutečný průlom až tehdy, když jsme mohli studovat vše na úrovni genetické informace. Ukázalo se například, že sladkou chuť zprostředkovává několik typů receptorů, zatímco hořkou dokonce až čtyřicet. A chuťové receptory se nenacházejí jen na jazyku.

Základní mechanismus čichu byl znám už ve starém Římě: Lucretius ve spise O povaze věcí napsal, že pachy vznikají působením drobných, neviditelných částic, které fyzicky vstupují do nosu, a že různé pachy souvisejí s tvary těchto částic. Ale kolik takových „tvarů“ existuje, a zda skutečně existují základní „primární“ pachy – takové, které by bylo možné kombinovat jako tiskové barvy a vytvořit z nich jakoukoli jinou vůni – zůstávalo dlouho nejasné.

Vědci navrhovali různé hypotézy: někteří rozlišovali šest základních pachových profilů, jiní deset, osmnáct či více, včetně dalších podkategorií. Čtenáři Fragrantica zde jistě pocítí určitou nesourodost – bylo by těžké popsat rozdíly mezi parfémy pouze pomocí kategorií jako „hnilobný“ a „žluklý“. Něco tu zjevně chybí.

Jedním z prvních slibných pokusů o rozluštění čichového kódu byl výzkum britského biochemika Johna Amooreho. Studoval lidi s částečnou anosmií (neschopností vnímat určité pachy) a identifikoval zhruba třicet „primárních“ pachových profilů. Bylo to před více než padesáti lety. Opravdový průlom ale přinesla až přelomová práce Lindy Buck a Richarda Axela, publikovaná v roce 1991 a oceněná Nobelovou cenou za fyziologii nebo medicínu v roce 2004. Jejich výzkum odhalil strukturu čichových receptorů a organizaci čichového systému.

Současně se prohlubovalo i poznání toho, jak molekulární struktura ovlivňuje vnímání vůně. Klíčové nejsou jen tvar, velikost a prostorové uspořádání, ale také dvojné vazby, funkční skupiny a jejich vzájemné postavení. Objevila se empirická pravidla pro umístění tzv. osmoforů (částí molekuly odpovědných za pach).

Výzkum lidského genomu ukázal, že teorie o 6, 18 nebo dokonce 30 typech vnímatelných pachů skutečnost dramaticky podceňují. Lidský nos obsahuje přibližně 400 různých typů čichových receptorů. Každý člověk má svou jedinečnou sadu: existuje „jádrová sada“, kterou sdílíme všichni, a další receptory, které se vyskytují nebo nevyskytují podle genetiky. To vysvětluje částečnou anosmii (zcela běžný jev) i to, proč každý z nás vnímá vůně jinak – nejen kvůli osobní zkušenosti a emocím, ale i na čistě fyziologické úrovni.

Problém s definicí „primárních“ pachů spočívá také v tom, že naše receptory nejsou naladěny na jeden konkrétní tvar molekuly, ale na rozpoznávání celých tříd sloučenin. Proto látky s podobnou strukturou často voní podobně. Přesto se tyto vůně vždy budou lišit (neexistují dvě látky, které by voněly naprosto totožně): je to proto, že molekuly každé látky se vždy vážou na několik typů receptorů naráz – na některé silněji, na jiné slaběji. Právě proto mnohé látky voní různě při různých koncentracích: při vyšších koncentracích jsou molekuly nuceny vázat se i na receptory, s nimiž při silném zředění téměř neinteragují.

Některé pachové profily jsou evolučně natolik zásadní, že na ně reagují dva nebo více typů receptorů. Pokud jeden typ selže, může jeho roli převzít jiný.

V současnosti je z asi 400 funkčních genů odpovědných za detekci různých pachových profilů detailně prozkoumáno jen zhruba 50 – známe sloučeniny, které u těchto receptorů vyvolávají nejsilnější odezvu. Podívejme se na několik příkladů.

Fialkový profil je detekován nejméně čtyřmi typy receptorů (viz levý dolní roh obrázku, zvýrazněno fialově). Standardní kódy genů pro čichové receptory začínají OR, například OR5A1.

Na první pohled se může zdát zvláštní, že právě vůně fialek je z fyziologického hlediska tak důležitá. Ale uvědomte si: ani růže, ani lilie se fialce ve vůni nevyrovnají. A co je ještě podstatnější – tyto molekuly vznikají při enzymatickém rozkladu karotenoidů a slouží jako ukazatele jedlých kořenů (například mrkve) a plodů (mango, maliny).

Vůně trans-beta-iononu se zdá být zvlášť „primární“: jeho afinita ke čtyřem do značné míry redundantním typům receptorů je mezi všemi zkoumanými sloučeninami nejsilnější. Téměř jistě mají příbuzné molekuly, jako je beta-damascenon a další damasceny (rovněž odvozené z karotenoidů), své vlastní specializované receptory.

Tři typy receptorů jsou naladěny na lineární alifatické aldehydy, přičemž nejvýrazněji reagují na n-dekanal (kaprinový aldehyd, „aldehyd C-10“). Možná nás evoluce připravovala na Chanel №5 – i když pravděpodobnější je, že tyto receptory jsme zdědili po dávných předcích, kteří tyto sloučeniny využívali jako feromony.

Čistá kyselina isovalerová rozhodně nevoní příjemně, a přesto zůstává otázkou, zda jsou naše emocionální reakce na pachy (byť jen na úrovni „příjemné“ vs. „nepříjemné“) geneticky dané, nebo formované zkušeností. Několik příbuzných receptorů je naladěno na profil volných karboxylových kyselin: například 51E2 nejlépe reaguje na kyselinu propanovou (štiplavá, jako ocet nebo kyselé mléko), zatímco 51E1 je nejcitlivější na delší kyselinu pelargonovou (C9), která připomíná žluklý sýr a pot.

Profil eugenolu – známý z vůně hřebíčku (květu i koření), kořeněných růžových tónů, dřevitě-kořeněných akordů v některých orientálních parfémech a dokonce i z tmelů na zubní kanálky – je kódován dvěma typy receptorů. Důkazy naznačují, že eugenol aktivuje i receptor 4Q3.

Profil oktanolu a příbuzných sloučenin je obtížné jednoznačně uchopit. Na jedné straně působí „primárně“ a téměř nedělitelně, na druhé straně jsou alkoholy v přírodě všudypřítomné a jejich vůně vyvolává mnoho asociací. Je zelená a travnatá, místy citrusová, trochu aldehydická, voskově-mastná, s kokosovými a houbovými nuancemi připomínajícími laktony. Mně osobně připomíná vlněné palčáky z dětství – pokryté drobnými krystalky ledu, položené na radiátor po návratu z mrazu. Oktanol je také důležitou složkou profilu kadidla.

Jeho „starší bratr“ nonanol (alkohol C9) nejvýrazněji aktivuje receptor 1G1.

Vůně 5α-androst-16-en-3-onu je vnímána jako potní a močová, přesto ji téměř polovina lidí vůbec nezaznamená. Androstenon byl jako primární pach identifikován už Johnem Amoorem: jedna z jeho studií se věnovala právě anosmii na tuto sloučeninu.

Tohle všechno je samozřejmě jen špička ledovce. Příště se podíváme na další sloučeniny, které – podobně jako malý mamut z kresleného filmu, jenž našel svou maminku – našly svůj odpovídající receptor. Zatím je známo jen asi 50 takových dvojic – což znamená, že téměř 300 receptorů stále trpělivě čeká, až je vědci prozkoumají do hloubky.