Wat trilt daar in ons neusgat?

De chemie heeft bij mij letterlijk haar sporen nagelaten.
Door de jarenlange confrontatie met allerlei chemische stoffen heeft mijn neus zijn fijngevoeligheid verloren. Ik kan moeilijker en moeilijker geuren detecteren.
Mijn geurreceptoren functioneren niet meer zoals het hoort.

Het zijn inderdaad de geurreceptoren in onze neus die signalen naar de hersenen sturen en ons een (al dan niet aangename) geurgewaarwording opleveren.
Maar hoe kunnen die receptoren verschillende geurstoffen van elkaar onderscheiden?

Tot voor enige tijd dacht men dat geurreceptoren, zoals zoveel andere soorten receptoren, werken volgens het sleutel-slot principe. Dit wil zeggen dat de vorm van de molecule van de geurstof (de sleutel) past bij een bepaalde receptor van een aansluitende vorm (het slot):

Reeds in 2004 hadden Griekse onderzoekers aangetoond dat vormcombinatie niet de enige wijze kon zijn waarop receptoren geurstoffen identificeren. Ze vonden dat de trillingsfrequentie van de geurmoleculen ook een fundamentele rol speelt.
Bij fruitvliegjes in elk geval…
Bij mensen was dit toen niet goed aantoonbaar met de geurstoffen waarmee ze de experimenten uitvoerden.
Maar vorige week publiceerden ze in PloS One een nieuw artikel waarbij ze de invloed van de trillingsfrequentie ook bij mensen konden bevestigen.
Voor hun onderzoek kozen ze dit keer cyclopentadecanon, een stof met een opvallende muskusgeur
En het spitsvondige in hun opzet bestond erin om van die stof een variant maken, waarbij ze in de molecule de 28 waterstofatomen vervingen door hun zwaarder broertje deuterium.

Deuterium is scheikundig gezien identiek aan waterstof, maar het is zwaarder omdat in de kern van deuterium een proton en een neutron aanwezig zijn, terwijl die van waterstof alleen maar een proton bevat.
Qua vorm zijn cyclopentadecanon en zijn gedeutereerde vorm dus volkomen identiek.
Als geurreceptoren alleen op basis van vorm geurstoffen zouden herkennen, zou hier geen verschil waar te nemen zijn.
Maar als de trillingsfrequentie ook een rol speelt, dan moeten beide stoffen wel een andere geurgewaarwording veroorzaken.
Want door de zwaardere D-atomen in te brengen verandert de trillingsfrequentie van de molecule.
Wie zich nog iets van zijn fysica uit het middelbaar onderwijs herinnert weet de trillingsfrequentie van een oscillator omgekeerd evenredig is met de massa:

Volgende animaties illustreren dit ook duidelijk: de lichtgroene massa is groter dan de donkergroene en hoe groter de massa van één van de trillende delen, hoe lager de trillingsfrequentie:

En inderdaad toen de Griekse onderzoekers hun proefpersonen gewoon cyclopentadecanon én de gedeutereerde vorm te ruiken gaven, namen die een duidelijk verschillende geur waar.
De trillingsfrequentie speelt dus zeker een rol.
Denk er dus maar aan als je binnenkort (Valentijn!) je geliefde een ruiker heerlijk geurende rode rozen offreert: je doet daar wel iets trillen in haar neusgat…