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기호성Flavor향료원료

후각수용체 종류 :  냄새는 몇 종인가 ?

향료의 분류
- Sweet flavor
- Savory flavor
- 향장품 향료 : 향수의 분류

냄새의 분류는 가능한가 ? 불가능
- 냄새의 종류 : 향은 오래된 감각이라

►  많은 유전자가 관여 = 중요 : 1천개의 후각 유전자 발견됨,
    1,400/25,000 = 포유류의 게놈중 가장 큰 유전자군이다.
    척추동물의 시각유전자 4종 (야행성 2종, 인간은 3종)
    실제 50종류 이상의 취맹이 확인됨
    쥐는 1500종 수용체가 있고, 개는 약 1000종, 생쥐 900종, 침팬지 350종, 인간 340 ~ 380종

► 약 350종의 후각수용체의 조합으로 10,000가지의 냄세 구분가능.
   10만 가지라는 주장도 있음 (그러나 정확하게 표현하지 못함)

► 쥐 뇌의 1/3이 냄새의 지각을 담당

► 375종의 후각수용체의 조합으로 10,000가지의 냄세 구분가능,
   100,000가지라는 주장도 있지만 정확하게 표현하지 못함

 

► 갯수의 감소. & 직립 : 후각 의존도 감소
   사람은 500만개의 후각세포를 가진 반면 토끼는 1억개, 개는 그의 44배로 2억2000만개에 달한다
►  퇴화중 : 실제로 기능하는 것은 3백75개 정도
    색각이 불안전한 쥐, 여우원숭이, 신대륙원숭이는 18% 화석화
    콜롬부스원숭이, 구대륙원숭이 : 29% 화석화
    인간이외의 유인원(우랑우탕,침팬지,고릴라) 33% 화석화
    인간 60% 이상 화석화




What The nose knows- 에이버리 길버트

이 세상에는 얼마나 많은 냄새가 있을까? 이상한 질문이긴 하지만 잠시 생각해보자. 지금껏 살면서 코로 느꼈던 수많은 냄새들이 있을 것이다. 생각나는 대로 마음속으로 하나 둘 떠올려보자. 타버린 토스트, 쉐이빙 폼, 할머니 댁의 부엌, 소나무, 섬유유연제…등등. 너무 많아 정확히 숫자로 헤아릴 수 없을 정도다. 전 세계의 모든 냄새는 고사하고, 한 사람이 평생 동안 맡는 냄새조차 모드 헤아릴 수 없을 것이다.
어떤 이들은 이 일을 어려워하지 않는다. 그냥 계산한다, 하지만 그보다는 다른 사람의 이야기를 그냥 믿고 알리는 게 더 쉽다. 언론인들은 사람이 3만 가지 냄새를 맡을 수 있다고 말한다. 뉴에이지 고학의 권위자 마이클 머피(Michael Murphy)는 ≪육체의 미래The Future of the Body≫에서 ‘’한 조향사의 계산에 따르면, 전문가는 3만 가지가 넘는 냄새의 미묘한 차이를 구분할 수 있다.’’고 했다. 머피는 독일의 대중 과학 작가 비투스 드뢰셔(Vitus Droscher)에게서 이 말을 인용하였다고 했다.
실제로 드뢰셔는 ‘’한 조향사는 진정한 전문가란 3만 가지 이상의 향기 차이를 구별해야 한다고 계산했다.’’고 하였지만 출처를 말하지는 않았다. 그 출처는 아마 ‘’화학자들은 약 3만 가지 냄새를 식별했다.’’고 한 <사이언스 다이제스트>이었을 것이다. 하지만 불행히도 이 잡지 역시 출처를 말하지 않았다. 내 생각에, 이는 인터넷이 발달되기 오래 전 언론에 불분명한 사실이 만연했음을 증명하는 듯하다.
사람들은 냄새 과학자들이 이 점을 제대로 설명해주기를 바란다. 실제로 과학자들은 서로 다른 수치를 곧잘 인용하기 떄문이다. 2004년 린다 벅(Linda Buck)과 리처드 액설(Richard Axel)이 후각 수용체를 발견해 노벨상을 받았을 때, 노벨 재단은 ‘’사람들은 ‘1만 가지 냄새’를 인지하고 기억한다.”라는 제목으로 보도 자료를 발행했다. 이 숫자는 노벨 재단의 홍보 담당자들이 수상자들의 말을 인용한 것이다. 물론 믿을 만한 숫자다.
하지만 1만이라는 숫자는 린다 벅과 리처드 액설이 처음 말한 게 아니었다. 다른 과학자들이 오랫동안 얘기해왔던 수치다. 왜 그토록 어마어마한 어림수치가 나왔을까? 왜 발견 날짜가 없을까? 그리고 무엇보다 이상한 점은, 왜 그 누구에게도 그 공로를 돌리려 하지 않는 걸까?
이에 대한 의문은 끊임없이 나를 괴롭혔다.
과학 서적에서 이 신비한 숫자 1만의 출처를 추적하다 보면, 미로를 걷는 것처럼 막다른 길을 무수히 만난다. 예를 들어 나는 논문 <행동 생태학Behavioral Ecology)에서 시작하여 <유전학 동향 Trends in Genetics>으로 거슬러 올라갔다. 하지만 이 학술지도 출처는 명확히 밝히지 않았다. 그리하여 나는 저명한 냄새 연구가이자 브라운 대학교의 심리학자인 트리그 엥겐(Trygg Engen)에서 다시 시작했다. 1982년에 그는 “보통사람은 최소 2000가지 냄새를, 전문가는 최대 1만 가지 냄새를 구분할 수 있다.”고 했다. 엥겐은 이 말은 캐나다에서 냄새과학자로 가장 유명한 R.H.라이트(R.H. Wright)의 주장이라고 했다.
라이트는 믿을 만한 출처인 것처럼 보이나 실제로 라이트가 1964년에 쓴 글을 보니 전혀 아니었다. “보통사람은 수천 가지 냄새를 식별하는 데 아무 문제가 없는 듯하고, 이 분야의 경험 많은 권위자는 1만 가지 이상의 냄새를 인식할 수 있다. 하지만 다른 이들은 그 숫자에 한계가 없다고 단언하고 있다.” 라이트는 이어서 말했다. :이러한 추측을 입증할 만한 실험을 하면 흥미로울 것이다.”
나는 도대체 1만이라는 숫자가 어디에서 비롯된 것인지, 끝끝내 그 출처를 찾지 못할 것 같다는 불안한 예감이 들기 시작했다. 그러던 어느 날, 1999년 식품화학 교재에서 나는 그 숫자를 한 번 더 보았다. 눈이 번쩍 띄는 기분이 들었고, 마음이 다급해졌다. 교재에서 1996년 논문으로, 다시 논문에서 1954년 컨설팅 회사인 아더 D. 리틀 주식회사의 연구원들이 발표한 논문으로 거슬러 올라갔다.
전년도 과학회의에서 아더 D. 리틀 주식회사의 연구진은 <후각의 정보 이론 An information theory of olfaction>이라는 제목으로 논문을 발표했다. 후각의 수적 한계를 설정하는 게 그 목적이었다. 그들은 “최소 1만가지 냄새를 구분할 수 있는 전문가가 분명 있다.”고 했다. 이 숫자는 이후의 수학적 분석에 이용되었다. 이들이 말한 전문가의 이름은 각주 처리되어 있었다. 그는 바로 화학 공학자이자 1914년에 MIT를 졸업한 이니스트 C. 크로커(Ernest C. Crocker)였다. 또한 시기는 다르지만 아더 D. 리틀 주식회사의 직원이기도 했다.
1972년으로 거슬러 올라가 보면 크로커와 로이드 F. 헨더슨(Lloyd F. Henderson)은 냄새를 분류하기 위해 객관적 방법을 찾고 있었다. 헨더슨 역시 아더 D. 리틀 주식회사의 화학자였다. 그들은 냄새가 각각의 4가지 기본 후각과 얼마나 비슷한지를 냄새의 강도에 따라서 0에서 8까지의 등급으로 평가하는 방법을 확립했다. 이 평가 시스템의 계산에 따르면, 이론적으로는94, 즉 6561가지 냄새를 구분할 수 있다. 계산은 완벽하지만 결과는 처음의 가설에 따라 크게 좌우된다. 크로커와 헨더슨이 가령 5가지 기본 감각과 0~10등급으로 평가했다면, 115 즉 16만 1051가지 냄새를 맡을 수 있다는 계산이 나왔을 것이다(하버드 심리학자 에드윈 보링(Edwin Boring)은 이 새로운 시스템을 지지했지만, 평가 등급의 단계가 더 적어야 한다고 생각했다. 몇 가지 계산을 한 그는 구별할 수 있는 냄새의 숫자는 2016가지에서 4410가지 사이라는 판단을 내렸다). 몇 년 후 크로커는 반올림하여 견적을 넉넉하게 1만 가지 냄새로 뽑았다. 그의 동료들은 이 숫자를 받아들이고 동조했다.
결국 ‘이 세상에 얼마나 많은 냄새가 있는가’를 세어보려고 사도해본 사람들 가운데 성공을 거둔 사람은 없는 듯하다. 냄새의 다양성에 대한 추정은 막다른 골목에 이르거나 아니면 어니스트C.크로커에게 이르기 때문이다. 간편하게 자주 인용되는 1만이라는 숫자는 과학적 관점에서 보면 전혀 쓸모가 없다.

Human nose can detect 1 trillion odours
What the the nose knows might as well be limitless, researchers suggest.
- Jessica Morrison 20 March 2014

A rose, a fresh cup of coffee, a wood fire. These are only three of the roughly 1 trillion scents that the human nose and brain are capable of distinguishing from each other, according to a new study. Researchers had previously estimated that humans could sense only about 10,000 odors but the number had never been explicitly tested before.
“People have been talked into this idea that humans are bad at detecting smells,” says neurobiologist Leslie Vosshall of Rockefeller University in New York City, who led the new work. “So these findings should give the whole human race a confidence boost.”
Humans detect smells by inhaling air that contains odor molecules, which then bind to receptors inside the nose, relaying messages to the brain. Most scents are composed of many odorants; a whiff of chocolate, for example, is made up of hundreds of different odor molecules. Understanding how people process the complex information contained in scents—or memories of smells—offers a window into how the human brain functions.
Vosshall says she and others in the field had long guessed that the number of detectable scents often cited in the literature, based on rough calculations made in the 1920s of the known groups and ranges of smells—claiming that humans could distinguish 10,000 odors—was way off. So her lab decided to test it once and for all. They took 128 odor molecules that represented a wide range of smells and started combining them into unique mixtures containing 10, 20, or 30 different components. Then, they recruited volunteers from the community, aged 20 to 48, to start sniffing the mixtures. “The people we invited to do this study were not professionals; they were not wine tasters or perfumers,” Vosshall says.
Each volunteer was given three smell-containing vials at a time—two that were identical and one that was a slightly different mixture—and then was asked which was the odd one out. On average, if the components varied by more than 50%, the scientists found, people could distinguish the smells as different. When Vosshall’s team crunched these numbers, extrapolating how many different combinations of the 128 odorants an average person could differentiate, they arrived at an average of 1 trillion smells.
Individual performance, however, varied, they report online today in Science. The researchers calculated that the least successful smeller in the study would be able to smell only 80 million unique scents. And the best performer had a far more sensitive sense of smell, likely able to distinguish more than a thousand trillion odors.
The ability to distinguish a trillion scents from one another when they’re paired up, though, doesn’t mean that humans can identify a trillion different scents, says neurologist Jay Gottfried of the Northwestern University Feinberg School of Medicine in Chicago, Illinois. “Even if humans can distinguish that many odors based on these projected mixtures, I don’t know if there are really 1 trillion unique odors in the world that we would need to be discriminating.”
Gottfried adds, however, that the study brings up interesting questions regarding how complex smells are sensed by the nose and brain. “In general, it highlights a growing interest in how combinations of odors—rather than single odor molecules at a time—are sensed and processed.”
Vosshall and her colleagues are pursuing some of these questions, including whether certain combinations of odors are indistinguishable despite being very different at a molecular level. But for now, she just hopes the new findings encourage people to take another sniff at the world around them.
“Knowing we have these capabilities, I hope people, as they go about their business, start saying, ‘Hey, I can smell all these things.’ Maybe the companies that make scented products will start making greater use of the human capacity and develop cleaners and perfumes with new, more interesting scents,” she says. “Maybe we’re going to start using those corners of our smell capacity that have just not been exercised lately.”

세상에는 약 40만종의 냄새물질이 있다고 한다. 커피에서 발견된 향기물질만 하여도 생두에서 300여 종, 그리고 볶은 커피에서 발견된 것은 800종이 넘는다. 1950년대에 분석이 이루어지기 시작하면서 시간이 갈수록 그 숫자가 늘어 1000 여종이 있을 거라 추정한다. 그리고 식품 속의 냄새물질만 해도 1974년 무렵에는 2600종, 1997년에는 8000종의 휘발성 물질이 확인되어 대략 1만종의 냄새물질이 있을 것으로 추정하고 있다.
이렇게 향료물질의 종류가 많은 것은 후각 수용체의 종류가 많은 탓이다. 자연의 수많은 색은 불과 3가지 수용체의 조합으로 감지하는 것이라 3원색만 있으면 모두 조합이 가능한데, 후각은 수용체의 종류가 시각보다 130배 많은 400종 가까이 된다. 따라서 원향만 400개라고 할 수 있다.
그럼 세상에는 몇 종의 냄새가 있을까? 원향만 400가지인데 이것의 조합으로 만들어지는 향의 종류는 너무 많다. 사과 향, 딸기 향, 장미 향, 우유 향 등 이름으로 세어도 끝이 없다. 사과도 종류에 따라 향이 다르며, 같은 사과도 숙성 정도에 따라 다르니 과연 향의 종류를 셀 수가 있을까? 향의 종류는 ‘그냥 정하기 나름이다’라고 할 수 있다. 최근에(2014년3월, 사이언스) 인간은 1조 개의 냄새를 구분할 수 있다는 주장이 제기되었다. 최근 미국 록펠러대 신경유전학연구소 레슬리 보스홀 교수팀은 성인집단을 대상으로 후각능력 평가시험을 진행한 결과, 사람은 그동안 받아들여져 온 학설보다 1억 배 더 많은 1조 가지 이상의 냄새를 구별할 수 있는 것으로 파악됐다고 발표했다. 지금까지는 이들 후각 수용체에 의해 인간이 약 1만 가지의 냄새를 구별해낼 수 있다는 1920년대 이야기가 통설로 받아들여졌다. 연구팀은 다양한 냄새가 나는 분자 128개를 10개, 20개, 30개 단위로 섞어 혼합 샘플 3개를 만든 뒤 20∼48세의 성인 26명을 대상으로 냄새를 맡도록 했다. 그 결과, 피실험자들은 샘플끼리 향기가 비슷해도 혼합 성분이 절반 이상 겹치지 않는 경우 차이를 쉽게 구별했고, 반대로 절반 이상 겹치면 구별에 어려움을 겪었다. 연구팀은 이를 토대로 경우의 수를 파악해 인간이 최소 1조 가지 이상의 냄새를 구분할 수 있다는 결론을 내렸다. 이처럼 냄새는 종류가 많은데 분류마저 불가능하니 과학적으로 다루기가 참 힘들다.

★ 벌의 후각수용체를 만드는 유전자가 119개, 미각수용체는 8개
  초파리와 모기는 후각수용체를 만드는 유전자가 각각 66개와 70개.

★ (동물 이야기) 지구상에서 가장 예민한 코를 가진 동물은?
- 개가 아니라 코끼리랍니다.

대부분의 사람들은 `지구상에서 가장 훌륭한 코를 가진 동물은 개`라고 생각한다. 그러나 새로 발표된 연구결과에 의하면, 이제 그 영광은 코끼리에게 돌아가야 할 것 같다. 2014년 7월 23일 Genome Research에 발표된 연구결과에 의하면, 13개 포유류 종을 대상으로 OR을 코딩하는 유전자를 검사한 결과, 아프리카 코끼리가 가장 많은 OR 유전자를 보유하고 있으며, 이는 개보다 2배 이상, 인간보다 10배 이상 많은 수준이다.
연구자들은 13종의 포유류 동물을 조사한 결과, 모든 종이 제각기 독특하고 다양한 OR 유전자를 보유하고 있다는 사실을 알게 되었다. 연구진은 10,000가지 종류의 기능적 OR 유전자를 연구했는데, 그중에서 13개 포유류 동물이 공유한 것은 겨우 3개에 불과한 것으로 나타났기 때문이다.
그렇다면 13종의 포유류 동물 중에서 가장 많은 OR 유전자를 보유한 동물은 무엇일까? 그건 - 많은 이들의 예상과는 달리 - 개가 아니라 코끼리인 것으로 밝혀졌다. 사실 어찌 보면 - 코의 길이로만 볼 때 - 이는 당연한 귀결인지도 모른다. 아프리카 코끼리가 보유한 OR 유전자의 수는 약 2,000개인 데 반해, 개는 1,000개, 인간과 침팬지는 400개 미만인 것으로 밝혀졌다. 연구진은 이에 대해, "고등동물(특히 유인원)일수록 후각보다는 시각에 더 의존하기 때문에, OR 유전자의 수가 감소했을 것"이라고 설명했다.
이번 연구결과는 최근 발표된 다른 연구결과와도 얼추 들어맞는 것 같다. 최근에 벌어진 1:1 냄새맡기(여러 가지 냄새 구별하기) 대결에서, 아시아 코끼리의 코는 마우스에 결코 뒤지지 않는 것으로 밝혀진 바 있다. (마우스의 OR 유전자는 약 1,300개다.) 그러나 아쉽게도 개와 코끼리의 1:1 냄새맡기 대결(nose-to-trunk sniffer test)은 아직 성사된 바 없다.
선행연구에서는 아프리카 코끼리의 초정밀 후각이 생존에 얼마나 중요한지를 밝힌 바 있다. 케냐에는 두 부족, 즉 마사이족과 캄바족이 있는데, 전자는 가끔 코끼리를 죽이며, 후자는 코끼리를 전혀 괴롭히지 않는다고 한다. 그런데 코끼리는 먼 발치에서 코를 한 번 벌름거리는 것만으로도, 두 가지 부족을 구별할 수 있다고 한다. 또한 코끼리는 소변 냄새로만 30마리의 식구들을 구별할 수도 있는 것으로 밝혀진 바 있다.

 

 


 
Yoshihito Niimura, Atsushi Matsui, and Kazushige Touhara
“Extreme expansion of the olfactory receptor gene repertoire in African elephants and evolutionary dynamics of orthologous gene groups in 13 placental mammals”
Genome Research, July, 23, 2014, doi:10.1101/gr.169532.113
 


페이스북       방명록      수정 2016-06-22 / 등록 2009-12-18 / 조회 : 25340 (224)



우리의 건강을 해치는 불량지식이 없는 아름다운 세상을 꿈꾸며 ...  2009.12  최낙언