استشمام علم بو‌ها / آنچه درباره «بو» نمی‌دانید!

فرارو- یک نفس عمیق بکشید و به عوامل شیمیایی که پشت بو‌های ناخوشایند وجود دارند بپردازید. آیا تاکنون کوله پشتی‌ای که در تمام تابستان از آن استفاده نکرده اید را باز کرده و بوی شدیدی را استشمام کرده اید؟ احتمالا برای همه ما این اتفاق رخ داده است. بوی تعفن معمولا از یک ساندویچ یا تکه میوه فراموش شده که به آرامی در ته کیسه پوسیده شده نشئت گرفته است. اگر بیش‌تر به این موضوع فکر کنید به این نتیجه خواهید رسید که بوی بد ناشی از غذا‌های فاسد مفید است، زیرا به ما هشدار می‌دهد که چیز‌هایی را نخوریم که باعث بیماری مان می‌شود. در این میان مقصران شیمیایی پشت این بو‌ها و دیگر بو‌های ناپسند چه هستند؟ آیا شیمیدانان می‌توانند حدس بزنند چیزی که پیش‌تر هرگز بو نکرده اند بوی بد یا خوبی خواهد داشت؟ آیا می‌توانید بوی بد را با بوی خوب بپوشانید؟

به گزارش فرارو به نقل از انجمن سلطنتی شیمی بریتانیا، برای پاسخ به این پرسش‌ها ابتدا باید به خود یادآوری کنیم که بوی خوب یا بد در واقع چه هستند. همان گونه که "جین پارکر" شیمیدان طعم در دانشگاه ریدینگ می‌گوید همه چیز به این بستگی دارد که مولکول از هر چیزی که شما استشمام می‌کنید (از طریق تبخیر) پرش کرده و در هوا حرکت کنند (از طریق انتشار) و بالای بینی شما پرواز می‌کنند! این مولکول‌ها عصب‌هایی را در بالای بینی تحریک می‌کنند که سیگنال‌هایی را به مغز می‌فرستند. این که چرا برخی از مولکول‌ها بوی شدید می‌دهند و برخی دیگر بدون برانگیختن توجه عبور می‌کنند هنوز به عنوان یک راز بی پاسخ باقی مانده است.

جین می‌گوید: "بسیار تصادفی است. ما واقعا نمی‌توانیم آن را توضیح دهیم". او می‌گوید شاید یک جنبه تکاملی در این مورد وجود دااشته باشد. شاید بینی اجدادمان با مولکول‌هایی هماهنگ شده که می‌توانند اطلاعات مهمی در مورد محیط شان به آن‌ها بدهند مانند این که آیا یک گیاه خاص برای خوردن خوب است یا خیر.

مقرراتی در کار نیست

بوی تخم مرغ فاسد که از زهکش‌ها یا سطل‌ها به مشام می‌رسد می‌تواند با گاز سولفید هیدروژن تولید شده توسط میکروب‌ها مرتبط باشد. در واقع، بسیاری از مولکول‌های حاوی گوگرد مسئول بوی بد از جمله بوی بد دهان (هالیتوزیس) و نشت گاز هستند. به سختی می‌توان گفت که معمولا ترکیبات حاوی گوگرد همیشه بوی بدی می‌دهند اگرچه در سطوح پایین‌تر ممکن است یک نُت گرمسیری ایجاد کنند و شما را به فکر نوشیدنی‌ها یا شیرینی‌های با طعم گرمسیری بیاندازند یا در ایجاد بوی گوشت نقش داشته باشند.     

این که مخلوط بوی خوب یا بد می‌دهد تا حد زیادی به تعادل مولکول‌های آن بستگی دارد.

به همان اندازه دشوار است که قوانینی برای بو‌های "خوب" ایجاد کنید. اِستر‌ها تمایل به بوی میوه دارند، زیرا مولکول‌هایی هستند که از میوه‌هایی مانند سیب، توت فرنگی و گلابی در هنگام رسیدن خارج می‌شوند. با این وجود، دشوار است که بگوییم یک گروه از مواد شیمیایی همواره بوی خوشی دارند به خصوص که آن چه ما استشمام می‌کنیم اغلب مخلوطی از مولکول‌های مختلف است. بوی خوب یا بد این مخلوط تا حد زیادی به نحوه تعادل مولکول‌های آن و همچنین بستری که در آن بو می‌کنیم بستگی دارد.

ما تمایل داریم فکر کنیم که برای مثال، شکلات بوی خوبی دارد، اما همان طور که جین اشاره می‌کند بوی آن از دسته‌ای از مولکول‌های مختلف می‌آید که یکی از آن‌ها اسید ۳ متیل بوتانوئیک (هم چنین با عنوان اسید ایزووالریک شناخته می‌شود) است که بویی شبیه به پنیر پارمزان می‌دهد. در بستر و زمینه استشمام پنیری که می‌خواهید روی پاستای خود رنده کنید می‌توان آن را بوی خوبی نظر گرفت. جین می‌گید:"با این وجود، اگر آن را بدون هیچ نشانه‌ای به افراد بدهید تا استشمام کنند خواهند گفت بویی شبیه استفراغ می‌دهد".

نمونه جالب دیگر میوه دوریان (خارگیل) است میوه‌ای با پوست خاردار که از جنوب شرق آسیا می‌آید و بوی بدی می‌دهد که به همین خاطر استفاده از آن در برخی اماکن عمومی ممنوع شده است. هنگامی که محققان آلمانی ترکیبات شیمیایی تشکیل دهنده بوی بد آن را جدا کردند و آن‌ها را مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند متوجه شدند که نمی‌توان آن را به یک یا دو مولکول محدود کرد بلکه ترکیبی از ۵۰ عدد یا تعداد بیش تری مولکول بود. این ترکیبات گوگردی بدنام مانند اتانتیول ترکیبات میوه‌ای مانند استالدئید و سایر ترکیباتی را نیز شامل می‌شوند که به خودی خود بوی شیرین یا شبیه پیاز برشته می‌دهند. علیرغم آن که اکثر افراد بر سر این موضوع اجماع نظر دارند که دوریان بوی انزجار آوری دارد افرادی هستند که از عطر و بوی خاص آن لذت می‌برند.

از نظر من بوی خوبی دارد

این موضوع ما را به طرح این پرسش جذاب می‌رساند که به طور کلی چیزی که بوی بدی دارد به طور کلی برای همگان بوی بدی دارد یا آن که به این بستگی دارد که شما چه فردی هستد و به چه نوع بو‌هایی عادت کرده اید و یا به طور خاص اگر دسته‌ای از افراد مختلف یک ترکیب را بو کنند آیا همه آنان به طور مشابه آن را خوشایند یا ناخوشایند خواهند دید؟

 به گفته "آصفه مجید" روانشناس تجربی در دانشگاه آکسفورد دانشمندان پیش‌تر فکر می‌کردند که حس بویایی ما ریشه در بستر و زمینه فرهنگی مان دارد. او می‌گوید:"اطلاعاتی وجود دارند که نشان می‌دهند برای مثال، مردم مالزی چگوئه دوریان را می‌خورند و چگونه هر فرهنگ مواد غذایی‌ای را دارد که برای افراد خارج از آن فرهنگ واقعا وحشتناک به نظر می‌رسد". بنابراین، تمام این موارد نشان می‌دهند که تقاوت‌های واقعا زیادی بین بو‌هایی که افراد ترجیح می‌دهند یا نمی‌دهند وجود دارد و این موضوع به فرهنگ افراد و چیز‌هایی که با آن بزرگ شده اند مربوط می‌شود.

با این وجود، او از طریق تخقیقات خود نشان داده این که بوی خاصی را بد یا خوب قلمداد کنیم در بین فرهنگ‌ها مقوله‌ای به شدت جهانی است. در مطالعه‌ای انجام شده تیم او از افراد در سراسر جهان خواست تا مجموعه‌ای از بو‌ها را بر اساس میزان خوشایند بودن شان رتبه بندی کنند.

"آصفه مجید" می‌گوید:"کاری که ما در تلاش بودیم انجام دهیم آن بود که افراد را با تجربه‌های بویایی بسیار متفاوت مواجه سازیم. ما سعی کردیم افرادی را جذب کنیم که در محیط‌های مختلفی زندگی می‌کردند تا منتظر بوی متفاوتی باشند".

افرادی که در آن بررسی شرکت کردند از شکارچیان در مناطق ساحلی مکزیک و جنگل‌های بارانی تایلند تا ساکنان شهر نیویورک را شامل می‌شدند. به هر شرکت کننده ۱۰ چوب معطر داده شد و محققان به آنان اجازه دادند تا هر چند بار که دوست داشتن آن بو‌ها را استشمام کنند البته پیش از ان که آن بو‌ها را به ترتیب از بیش‌ترین تا کم‌ترین از نظر میزان خوشایند بودن تقسیم کنند.

نتایج نشان داد که با کمال تعجب مهم نیست که افراد از کجا و چه بستر فرهنگی‌ای آمده بودند آنان نظرات مشابهی در مورد این که آیا آن ترکیبات بوی خوشایندی دارند یا خیر داشتند. برای مثال، اکثر آنان وانیلین (ترکیب موجود در بستنی وانیلی و بسیاری از عطر‌های مختلف) را دلپذیر و بوی اسید ایزووالریک (بوی قوی، پنیری یا استفراغ مانند پیش‌تر ذکر شده) را ناخوشایند می‌دانستند. در نتیجه، هر تفاوتی را در زمینه خوشایند قلمداد کردن یا نکردن یک بو بیش‌تر می‌توان مبتنی بر ترجیحات شخصی یک فرد دانست و نه پیشینه و بستر فرهنگی‌ای که در آن رشد یافته است.

نتایج آن مطالعه هم چنین مکمل نتایج مطالعه‌ای است که پیش‌تر انجام شد و در آن "آصفه مجید" دریافته بود که افراد با دو پیشینه فرهنگی کاملا متفاوت با وجود توصیف به روش‌های مختلف هنگام مواجهه با بو‌های یکسان حالات صورت یکسانی از خود نشان می‌دادند.

آیا می‌توانید پیش بینی کنید که چیزی چه بویی دارد؟

پس رابطه‌ای اساسی بین ساختار یک ماده شیمیایی و بوی خوب یا بد آن وجود دارد؟ احتمالا خیر. "خوب" و "بد" در هر صورت به اندازه کافی برای شیمیدانان توصیفی نیستند. با این وجود، کار اخیر جین نشان می‌دهد که با کمک فناوری‌های جدید می‌توانیم از ساختار شیمیایی یک ترکیب برای پیش بینی دقیق بوی آن استفاده کنیم.

تیم جین ساختار هزاران مولکول را برداشت و آن‌ها را به همراه اطلاعاتی در مورد نحوه بو کردن آن مولکول‌ها به رایانه ارائه داد. آنان برای یادگیری الگو‌ها در تمام این داده‌ها به هوش مصنوعی اعتماد کردند تا بتوانند بوی مواد شیمیایی را صرفا بر اساس ساختار آن  پیش بینی کنند. جین می‌گوید:"این در تعداد شگفت انگیزی از موارد با مولکول‌هایی که من به‌عنوان یک شیمی دان طعم به آن‌ها نگاه می‌کردم و فکر می‌کردم باید میوه‌ای باشد کار کرد، اما مشخص شد که گوشتی است".

به گفته جین این روش هوشمندانه برای پیش بینی این که یک مولکول ممکن است چه بویی داشته باشد می‌تواند به کشف مواد جدید و پایدارتر برای عطر‌های مورد استفاده در انواع محصولات کمک کند. با این وجود، از آنجایی که مشخص نیست هوش مصنوعی از چه الگو‌هایی استفاده می‌کند هنوز نمی‌تواند به شیمیدانان کمک کند تا قوانین جدیدی در مورد رابطه بین ساختار شیمیایی و بو بنویسند.

بنابراین، به عنوان انسان باید بپذیریم که دقیقا نمی‌دانیم از منظر شیمیایی چه چیزی باعث بوی بد می‌شود اگرچه ما می‌دانیم که درک ما از "بد" بودن بو ممکن است به تجربیات خودمان بستگی داشته باشد. با این وجود، آیا حداقل می‌دانیم که چگونه بوی بد را از بین ببریم؟ خب، این نیز ممکن است کمی دشوار باشد. البته ما خوشبو کننده‌های هوا داریم که اکثر آن‌ها به سادگی با پخش بوی "خوب" که برای پوشاندن بو‌های نامطبوع طراحی شده اند کار می‌کنند.

این بدان معناست که در مورد بوی بدبو و فاسد میوه‌ای که از ته کوله پشتی فراموش شده سرچشمه می‌گیرد هم چنان ذرات میوه بدبو و گندیده به سوراخ‌های بینی شما هجوم می‌آورند، اما امیدواریم رایحه گل‌های تابستانی یا جنگل بر آن‌ها غلبه کند! مشکل بالقوه آن است که وقتی بو‌های مختلف را با یکدیگر مخلوط می‌کنیم نمی‌توانیم تضمین کنیم که به آن چه انتظار داشتیم می‌رسیم. جین در این باره می‌گوید:"وقتی شروع به مخلوط کردن مولکول‌ها می‌کنید همه چیز رخ می‌دهد. گزینه دیگر آن است که یک جاذب بوی زغال فعال را امتحان کنید که در عوض برای از بین بردن بوی نامطبوع طراحی شده است. در غیر این صورت، بهترین راه برای از بین بردن بوی بد ردیابی منبع و مقابله با آن است و برای آن باید بینی خود را دنبال کنید".