"ქიმიის უწყებანი" ტომი:3, ნომერი:1, 23-25 გვ.

წვიმის არომატი • PETRICHOR

დეა გოგიშვილი

სტუდენტი, საქართველოს აგრარული უნივესრიტეტი

რეზიუმე: წვიმა ადამიანთა უმრავლესობაში დადებით ემოციებს იწვევს. ერთი შეხედვით მარტივი ბუნებრივი მოვლენა აერთიანებს კომპლექსურ ქიმიურ და ფიზიკურ პროცესებს

საკვანძო სიტყვები: პეტრიქორი; აქტინომიციტები; გეოსმინი; აეროზოლი;

რატომ აქვს წვიმას სუნი? რატომ მოგვწონს?

ამ ორ კითხვაზე მეცნიერებმა ჯერ კიდევ მაშინ დაიწყეს ფიქრი, როცა ჩემი მშობლებიც კი არ იყვნენ დაბადებულნი. 1964 წელს ავსტრალიელმა მკვლევარებმა გამოაქვეყნეს სტატია, სადაც წვიმის არომატს- პეტრიქორი უწოდეს და მის გამომწვევ მიზეზებზე ისაუბრეს. მიუხედავად ამ საკითხის ჩახლართულობისა, დღეს უკვე მეტ-ნაკლებად ამომწურავი პასუხი გვაქვს მოცემულ ფენომენზე, მის ძირითად კომპონენტებსა და მიზეზებზე.

გასაგებია, რომ პრე თუ პოსტ წვიმასა და ზოგადად მის არომატზე საუბრისას გასათვალისწინებელია უამრავი ფაქტორი, მათ შორის ადგილმდებარეობა, სეზონი და მათთან ერთად მოვლენაში ჩართული უამრავი ნივთიერება, თუმცა მათში შესაძლებელია გამოვყოთ 3 ძირითადი კომპონენტი: მიწის ბაქტერიები, მცენარეების მიერ გამოყოფილი ზეთები და ელექტრული განმუხტვა ჭექა-ქუხილის დროს.

პირველ რიგში განვიხილოთ ბაქტერიები. ის ნივთიერება, რასაც მიკროორგანიზმები სიკვდილის შემდეგ გამოყოფენ, შეგხვდებათ ყველგან, სადაც კამათობენ წვიმაზე. საუბარია მიწაში მცხოვრებ ბაქტერიებზე- აქტინომიციტებზე, რომლებიც გამოყოფენ ჩვენთვის საინტერესო ნივთიერება გეოსმინს.

ის ორგანულ ნივთიერებათა კლასს მიეკუთვნება, ბიციკლური სპირტია ფორმულით: C₁₂H₂₂O დეკალინის წარმოებული. მისი ტრივიალური სახელწოდება ბერძნულიდან წარმოიშვა(γεω-მიწა ὀσμή–სუნი), ოფიციალურად (IUPAC) კი მას (4S,4aS,8aR)-4,8a-Dimethyl-1,2,3,4,5,6,7,-octahydronaphthalen-4a-ol ჰქვია.

გრამ-დადებითი აქტინობაქტერიები მას სეკრეტირებენ ახლო მიდამოებში, წვიმა კი ხელს უწყობს მათ გავრცელებას. ჰაერში მოხვედრის შემდეგ გეოსმინი ჩვენთვისაც ხელმისაწვდომი ხდება. საინტერესოა ის ფაქტი, რომ ჩვენი ცხვირის რეცეპტორები საკმაოდ მგრძნობიარეა ამ ნივთიერების მიმართ. ჩვენ შეგვიძლია გეოსმინი ვიგრძნოთ, როცა მისი კონცენტრაციაა 5 წილია ტრილიონთან, რაც უხეშად ექვივალენტური იქნება 1 ჩაისკოვზისა 200 ოლიმპიურ საცურაო აუზში.

გეოსმინი ასევე გვხვდება წითელ ჭარხალში და პასუხისმგებელია მისი „მიწის არომატისთვის“. ამას გარდა, საზოგადოება, რომელთა წყლის მარაგი დამოკიდებულია ზედაპირულ წყლებზე პერიოდულად შესაძლებელია გრძნობდეს უსიამოვნო-ტალახისმაგვარ გემოს, რაც ბაქტერიების პოპულაციის უცაბედი განადგურებითაა გამოწვეული.

2006 წელს მეცნიერებმა შეძლეს გეოსმინის ხელოვნურად დასინთეზება ბიფუნქციური ენზიმის დახმარებით. გეოსმინ სინთეტაზა 2-საფეხურიანი რეაქციით მარტივად გარდაქმნის ფარნეზილ დიფოსფატს და გვაძლევს ჩვენთვის საინტერესო პროდუქტს.

ბიციკლური სპირტი არის ბევრი ინდუსტრიულად მნიშვნელოვანი თევზის ტალახისმაგვარი არომატის მიზეზი. ის უერთდება 2-მეთილიზობერნოლს და შემდგომ კონცენტრირდება რუხ ცხიმოვან ქსოვილში. იქიდან გამომდინარე, რომ გეოსმინი დეგრადირდება მჟავა არეში, ძმარსა და სხვა მჟავური ბუნების ნაერთები კონკრეტული თევზების მოსამზადებელ რეცეპტებში უმნიშვნელოვანესი ინგრედიენტებია.

პეტრიქორის მეორე ფაქტორი მცენარეული ზეთებია. ძირითადად მაშინ, როცა ცხელი და მშრალი ამინდები დიდხანს გრძელდება, მცენარეები გამოიმუშავებენ გარკვეული ზეთების მიქსტურას, რაც ხელს უწყობს მათი ზრდის ინჰიბირებასა და მოხმარებული წყლის მინიმიზაციას.

კვლევებმა აჩვენა, რომ ექსტრაგირებული ზეთოვანი ნარევი ძალიან მცირე რაოდენობითაა მიწაში. ამ ნარევის მასის დაახლოებით მესამედს შეადგენს ცხიმოვანი მჟავები, როგორც თავისუფალი ისე ესტერული ფორმით. ისინი გააცალკევეს და შეამოწმეს გაზური ქრომატოგრაფიით. ამ მჟავებიდან დაახლოებით 75% აღმოჩნდა თავისუფალი. მთლიანი ექსტრაქტის ძირითად ნაწილს შეადგენდა პალმიტინისა და სტეარინის მჟავები, მცირე რაოდენობით მონოუჯერ C₁₈ მჟავასთან ერთად. ზეთოვანი ნარევის შემადგენელი შედარებით დაბალმოლეკულური მჟავები სავარაუდოდ ოლეინის მჟავის ჟანგვის პროდუქტებია.

შედარებით მაღალმოლეკულური მჟავები გლიცერიდების სახით არსებობენ და საკმაოდ დიდი როლი აქვთ პეტრიქორში, თუმცა არა ისეთი გავლენიანი, როგორც დაბალმოლეკულურ, თავისუფალ, დაჟანგულ ცხიმოვან მჟავებს, თავიანთი ძლიერი და მკვეთრი არომატის გამო.

ეს განსხვავებული შემადგენლობის ზეთები გროვდება მიწასა და მშრალ ქვებში. წვიმის შემდეგ კი მათ შორის მოხვედრილი აქროლადი ნაერთები გადადის ჰაერში. მათი კომბინაცია გეოსმინთან გვაძლევს სასურველ პეტრიქორს, ანუ პოსტ წვიმის არომატს.

აღსანიშნავია, რომ სუნს პრე-წვიმის პერიოდში განაპირობებს ოზონი. ელექტრული განმუხტვა ატმოსფეროში იწვევს ჟანგბადის მოლეკულის გახლეჩვას. ატომური ძლიერ-რეაქტიული ჟანგბადი კი უტევს სხვა მოლეკულებს. წარმოიქმნება და ამავდროულად იშლება ოზონი, რომელსაც საკმაოდ მკვეთრი სუნი აქვს. ის საკმაოდ არასტაბილურია და ატმოსფეროს ზედა ფენებში გვხვდება, თუმცა ქვევით მომართული ჰაერის ნაკადი გადმოანაცვლებს მას ჩვენკენ და ამით საგრძნობ ზეგავლენას ახდენს ჰაერის არომატზე.

2015 წელს MIT-ს მეცნიერებმა შეისწავლეს როგორ გადადის არომატი ჰაერში. კვლევა ითვალისწინებდა 600-მდე ექსპერიმენტს და წვეთების დაცემის შესწავლას 28 განსხვავებულ ზედაპირზე, მათ შორის მიწის სხვადასხვა ნიმუშს. როცა წვიმის წვეთი ვარდება ფოროვან ზედაპირზე, ჰაერი წარმოქმნის პატარა ბუშტუკებს, რომლებიც ტივტივებენ ზედაპირზე და გამოყოფენ აეროზოლებს. სწორედ ამ აეროზოლებს გადააქვთ არომატი და მასთან ერთად ბაქტერიები და ვირუსები მიწიდან. აღმოჩნდა, რომ ნელი წვიმის წვეთები შედარებით მეტ აეროზოლს წარმოქმნიან და ეს კარგი ახსნაა იმისა, თუ რატომ გვაქვს მსუბუქი წვიმის დროს უფრო ძლიერი პეტრიქორის ეფექტი.

გასაგებია, თუ რატომ აქვს სუნი წვიმას. ახლა კი ყველაზე საინტერესო:

რატომ მოგვწონს ჩვენ? ამას, სხვა ყველაფრის მსგავსად ანთროპოლოგიის დახმარებით შეიძლება გაეცეს პასუხი. ავსტრალიაში მოღვაწე მეცნიერმა დიანა იანგმა შეისწავლა ადგილობრივები და დაასკვნა, რომ მათთვის წვიმა ასოცირდება მწვანე ფერთად, ნაყოფიერებასთან, ახალ საკვებთან. ევოლუციის მანძილზე ადამიანებისთვის უმნიშვნელოვანესი უნდა ყოფილიყო წვიმა. ადამიანებს გადარჩენისთვის სჭირდებოდათ საკვები: მცენარეები და ცხოველები. ყველაფერი შედარებით ნაყოფიერი იყო წვიმის პერიოდში, გვალვებისგან განსხვავებით. აქედან გამომდინარე ლოგიკურია, თუ რატომ იწვევს ჩვენში დადებით ემოციას პეტრიქორი ან თუნდაც ოზონის სუნი ცხელი ამინდების შემდეგ.

ლიტერატურა:

 

1. http://www.compoundchem.com/2014/05/14/thesmellofrain/
 
2. http://www.nature.com/nature/journal/v207/n5004/abs/2071415a0.html
 
3. http://www.publish.csiro.au/CH/pdf/CH9650915
 
4. http://www.smithsonianmag.com/science-nature/what-makes-rain-smell-so-good-13806085/
 
5. Bear, Isabel Joy; Thomas, Richard G. (March 1964). “Nature of argillaceous odour”. Nature. 201 (4923): 993–995. Bibcode:1964Natur.201..993B. doi:10.1038/201993a0.

 

გამოქვეყნებულია: 17-10-2017