量子匂いの考え方が広まる。（匂い受容の形状説と振動説）

'Quantum smell' idea gains ground

量子匂いの考え方が広まる。BBC NEWSより

http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-21150046

A controversial theory that the way we smell involves a quantum physics effect has received a boost, following experiments with human subjects.

私たちが匂いを感じる方法には量子物理学が関与すると論争の的になっている理論は、下記のヒト被験者での実験で論争を押し上げた。

quantum physics 量子物理学

It challenges the notion that our sense of smell depends only on the shapes of molecules we sniff in the air.

それは私たちの嗅覚は空気中の匂いを嗅ぐ分子の形状に依存するとの見解に挑戦する。

Instead, it suggests that the molecules' vibrations are responsible.

その代わりに、それは分子“振動”がその原因であると示唆しています。

A way to test it is with two molecules of the same shape, but with different vibrations. A report in PLOS ONE shows that humans can distinguish the two.

それを検査する方法は同じ形状の２つの分子であるが異なる振動を持っている。PLOS ONEの報告ではヒトは２つを区別することができることを示している。

Tantalisingly, the idea hints at quantum effects occurring in biological systems - an idea that is itself driving a new field of science, as the BBC feature article Are birds hijacking quantum physics? points out.

非常に心地よく魅力的なことに、この考えは生物学的システムで発生する量子効果をほのめかし、鳥が量子物理学をハイジャックしているのか？のBBC特集記事が指摘しているように、それ自身で科学の新分野を推し進める考えである。

But the theory - first put forward by Luca Turin, now of the Fleming Biomedical Research Sciences Centre in Greece - remains contested and divisive.

しかし、現在ギリシャのフレミング生物医学研究科学センター、ルカ トゥリンによって提唱された理論は論争中および異議がとられえられたままであった。

The idea that molecules' shapes are the only link to their smell is well entrenched, but Dr Turin said there were holes in the idea.

分子形状だけがそれらの匂いに結びついているとの考えは確立されているが、その考えには穴があるとトゥリン博士は述べた。

He gave the example of molecules that include sulphur and hydrogen atoms bonded together - they may take a wide range of shapes, but all of them smell of rotten eggs.

彼は一緒に結合した硫黄と水素原子を含む原子の例を挙げた。それらは幅広い範囲の形状をしているかもしれないが、それらの全ては腐った卵の匂いである。

"If you look from the [traditional] standpoint... it's really hard to explain," Dr Turin told BBC News.

“伝統的」視点からみるならば、それは本当に説明することは難しいですと”、トゥリン博士は述べた。

"If you look from the standpoint of an alternative theory - that what determines the smell of a molecule is the vibrations - the sulphur-hydrogen mystery becomes absolutely clear."

”代替理論の視点からみるならばー分子の匂いを決定するものは振動であるー硫黄・水素の神秘は完全に明らかになる。

alternative theory 代替理論

Molecules can be viewed as a collection of atoms on springs, so the atoms can move relative to one another. Energy of just the right frequency - a quantum - can cause the "springs" to vibrate, and in a 1996 paper in Chemical Senses Dr Turin said it was these vibrations that explained smell.

分子はばね上の原子の集合体とみなすことができる。それで原子は互いに動きあっている。ちょうど正確な振動数のエネルギー・量子（クオンタム）・は振動させる“ばね”を引き起こすことができて、1996年化学感覚の雑誌で、それは匂いを説明したのがこの振動であったとトゥリン博士は述べた。

Chemical Senses 化学感覚

The mechanism, he added, was "inelastic electron tunnelling": in the presence of a specific "smelly" molecule, an electron within a smell receptor in your nose can "jump" - or tunnel - across it and dump a quantum of energy into one of the molecule's bonds - setting the "spring" vibrating.

メカニズムは” 非弾性電子トンネリング“であったと彼は付け加えた。特定”匂い”分子の存在で、鼻の嗅覚受容体内の分子が、“ジャンプ”、またはトンネルを掘ってそれを横切って、エネルギーの一つの量子を分子結合に捨てて、"ばね"を振動させる。

上記メカニズムに関しては関連記事の“ルカ・トゥリンが語る香りの科学”を字幕付きをご覧ください

inelastic electron tunneling 非弾性電子トンネリング

But the established smell science community has from the start argued that there is little proof of this.

しかし、確立された嗅覚科学社会では、このことはほとんど証明されてないと最初から主張しました。

Of horses and unicorns

馬と一角獣

One way to test the idea was to prepare two molecules of identical shape but with different vibrations - done by replacing a molecule's hydrogen atoms with their heavier cousins called deuterium.

この考えを検査する1つの方法は、同一形状であるが異なる振動（分子の水素原子を重水素と呼ばれるそれらの重い同類に置き換えることによってなされた）を持っている２つの分子を準備することである。
　
deuterium 重水素
identical shape 同一形状

There are many, many problems with the shape theory of smell - many things it doesn't explain that the vibrational theory does”

匂いの形状理論にはたくさん、たくさんの問題があって、振動理論では多くのことが説明できないです。

Leslie Vosshall of The Rockefeller University set out in 2004 to disprove Dr Turin's idea with a molecule called acetophenone and its "deuterated" twin.

ロックフェラー大学のレスリー・ヴォスホールはアセトフェノン呼ばれる分子とその「重水素化」の双子でトゥリン博士の考えを反証することに着手した。

acetophenoneアセトフェノン
deuterated 重水素化の

The work in Nature Neuroscience suggested that human participants could not distinguish between the two, and thus that vibrations played no role in what we smell.

ネイチャー・ニューロサイエンスの研究は、ヒト被験者が２つの違いを区別できなかったので、それゆえに振動は私たちが匂いを嗅ぐことで役割を果たしてないことを示唆した。

But in 2011, Dr Turin and colleagues published a paper in Proceedings of the National Academy of Sciences showing that fruit flies can distinguish between the heavier and lighter versions of the same molecule.

しかし、2011年に、トゥリン博士および同僚はショウジョウバエが同じ分子の重いと軽いバージョウンとの違いを区別することができることを示す論文を全米科学アカデミー紀要に発表した。

Proceedings of the National Academy of Sciences 米国科学アカデミー紀要

A repeat of the test with humans in the new paper finds that, as in Prof Vosshall's work, the subjects could not tell the two apart. But the team then developed a brand new, far larger pair of molecules - cyclopentadecanone - with more hydrogen or deuterium bonds to amplify the purported effect.

新研究におけるヒトでの繰り返し検査は、ヴォスホール教授の研究においても同様のように、被験者は２つの違いを告げなかった。しかし、チームは、次に、主張していた効果を増幅するため多くの水素または重水素結合・シクロペンタデカノン・はるかに大きいペアの分子・、まったく新しいものを開発した。

cyclopentadecanone シクロペンタデカノン
purported effect　主張していた効果

In double-blind tests, in which neither the experimenter nor the participant knew which sample was which, subjects were able to distinguish between the two versions.

二重盲検試験で、実験者も参加者どちらも、どのサンプルがどっちであるかを知っていた。被験者は2つのバージョンを区別することができました。

Still, Prof Vosshall believes the vibrational theory to be no more than fanciful.

それでも、ヴォスホール教授は、振動理論は空想にすぎないと考えています。

The new experiments hinged on making a brand-new molecule - in "heavy" and "light" versions

新実験では、“重い”と“軽い”バージョウンで、全く新しい分子に依るものであった。

"I like to think of the vibration theory of olfaction and its proponents as unicorns. The rest of us studying olfaction are horses," she told BBC News.

「私は一角獣として嗅覚の振動理論とその提議について考えるのが好きです。嗅覚を研究する他の人々は馬です」と、彼女はBBCニュースに伝えた。」

vibration theory of olfaction 嗅覚の振動理論

"The problem is that proving that a unicorn exists or does not exist is impossible. This debate on the vibration theory or the existence of unicorns will never end, but the very important underlying question of why things smell the way they do will continue to be answered by the horses among us."

「問題は、一角獣の存在または非存在を証明することは不可能であることです。振動理論や一角獣の存在のこの議論は終わることはないが、何故物は自分が嗅ぐ法で嗅ぐのかの重要な基本的問題は私たち馬の人々によって引き続き答えてもらうだろう。」

Tim Jacob, a smell researcher at the University of Cardiff, said the work was "supportive but not conclusive".

英国カーディフ大学の匂い研究者、ティム・ヤコブ博士は、この研究は“補佐的”であるが、“決定的”ではないと述べた。

University of Cardiff 英国カーディフ大学

"But the fact is that nobody has been able to unequivocally contradict [Dr Turin]," he told BBC News.

“しかし、だれもが「トゥリン博士の振動説」を明解に否定できなかった事実があります”と彼はBBCニュースに語った。

unequivocally 明解に, 疑いの余地なく

"There are many, many problems with the shape theory of smell - many things it doesn't explain that the vibrational theory does."

”匂いの形状説には多くの、多くの問題があって、振動説が説明する多くのことが形状説では説明していない。”

And although many more scientists are taking the vibrational theory seriously than back in 1996, it remains an extraordinarily polarised debate.

そして、多くの科学者が1996年前より、振動説を真剣に取り上げるようになっているけれども、それはいまだ対立なき議論のままである。

polarized debate 対立なき議論

"He's had some peripheral support, but... people don't want to line up behind Luca," Prof Jacob said. "It's scientific suicide."

“彼には幾つかの周囲の支持者はいるが、人々はルカを支援することを望まないです”とヤコブ教授は述べた。それは科学的自殺行為になる。

Columbia University's Richard Axel, whose work on mapping the genes and receptors of our sense of smell garnered the 2004 Nobel prize for physiology, said the kinds of experiments revealed this week would not resolve the debate - only a microscopic look at the receptors in the nose would finally show what is at work.
嗅覚の遺伝子および受容体の地図で2004年ノーベル生理学賞を受賞したコロンビア大学のリチャード・アクセル博士は、今週明らかになったこの種の実験は議論の解決にはならなくて、鼻腔の受容体を顕微鏡的に見ることだけが最終的にどのように働いているかを示すだろうと述べた。

"Until somebody really sits down and seriously addresses the mechanism and not inferences from the mechanism... it doesn't seem a useful endeavour to use behavioural responses as an argument," he told BBC News.

「誰かが実際に腰を据え、真剣にメカニズムに対処してメカニズムから推論しなくなるまでは、議論として行動反応を用いろことは有効な努力に思えないですと、彼はBBCニュースに語った。

"Don't get me wrong, I'm not writing off this theory, but I need data and it hasn't been presented."

”誤解しないでください、私はこの理論をだめとみなしていないですが、私はデータが必要であってそれが提出されていなかった。”

関連記事
ルカ・トゥリンが語る香りの科学 　TED.com より

http://www.ted.com/talks/lang/ja/luca_turin_on_the_science_of_scent.html

気品あふれる香水の背後にある科学は何か？生物物理学者ルカ・トゥリンが、香りの分子構成と「技」を楽しくツボを押さえながら説明します。

Biophysicist Luca Turin studies the science of smell. He's the author of Perfumes: The Guide, and the subject of Chandler Burr's 2003 book The Emperor of Scent. His next project: developing an artificial nose

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