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Qual è la tua “impronta olfattiva” ? Addentrarsi nella genetica dell’olfatto

*** Questo esercizio è di livello più avanzato ***

Ha contribuito: Casey Trimmer and Nicole Greenbaum, Monell Chemical Senses Center, Pennsylvania, USA.

Pubblico: Dai 14 anni in sù

Introduzione Sentiamo gli odori grazie a recettori presenti nel nostro naso, chiamati recettori olfattivi. Ne abbiamo più di 400 tipi diversi e sono attivati in varie combinazioni, dandoci le informazioni su ciò che stiamo annusando: che tipo di odore è, quanto è intenso e se ci piace. Questa attività serve a mostrare come le caratteristiche innate dei nostri recettori olfattivi (le loro varianti) influenzano anche la loro funzione e il modo in cui percepiamo gli odori. Questo fenomeno è simile a quello della cecità per i colori, in cui le varianti genetiche dei recettori per i colori determinano un’alterazione percettiva.

La variabilità genetica nella famiglia dei geni per i recettori olfattivi è molto alta. Se normalmente i “knock-out naturali”, cioè varianti genetiche che rendono il gene non funzionante, sono piuttosto rare nel genoma, per l’olfatto sono abbastanza comuni. In media, due persone differiscono per circa il 30% dei loro 400 recettori olfattivi (cioè il 30% dei recettori olfattivi di una persona è diverso da quello di un’altra). Di conseguenza, proprio come ogni individuo ha una personale e unica impronta digitale, ognuno avrà anche una propria “impronta olfattiva”. Per illustrare questo punto, in questa attività i partecipanti annuseranno una serie di odori e diranno se sono in grado di percepirli e se sono piacevoli oppure no. Quattro odori sono di solito sufficienti a distinguere i partecipanti, cioè già con solo quattro odori è possibile distinguere l’ “impronta olfattiva” di persone diverse.

Quando ogni partecipante ha finito di riempire le caselle sulla propria scheda (vedere l’immagine), potrà mostrarla agli altri, confrontare le risposte e vedere quanto ogni naso è diverso dagli altri.

Usando odori comunemente presenti in cibo, bevande e prodotti di igiene personale permette di rapportare queste osservazioni alla vita di tutti i giorni mostrando alle persone come queste differenze influenzino il modo in cui interagiamo con l’ambiente circostante.

Obiettivi: Capire come le nostre caratteristiche genetiche, così come influenzano il colore degli occhi o l’altezza, influenzano anche il nostro modo di percepire gli odori, inclusa la nostra capacità di sentire alcuni odori e quanto li sentiamo intensi o piacevoli.

Materiale occorrente:

La dimostrazione funziona meglio usando le specifiche molecole chimiche indicate invece di ciò che si ha in casa. Elenchiamo comunque degli esempi di prodotti comuni che contengono queste molecole, ma per massimizzare l’effetto dell’attività si può pensare di acquistare le sostanze pure (leggere la nota in fondo).

Gli odori suggeriti e presenti nella maggior parte dei prodotti sono:

1. Beta-ionone: : ha l’odore caratteristico della violetta. Per quasi la metà delle persone (~50%), questo odore ha delle forti caratteristiche floreali, mentre per altri ha una leggera nota “dolce” o addirittura non è percepibile. (NOTA: si tratta di una differenza molto marcata, 50 e 50; se necessario si può usare questo esempio da solo, non è convincente come la scheda completa con tutti e quattro gli odori, ma da solo offre un ottimo esempio di come la variabilità genetica possa portare a percezioni diverse: alcuni sentiranno un odore floreale mentre altri crederanno di annusare un vasetto senza odore).
Il beta-ionone è presente in molti profumi, cibi e bevande, come il pinot nero, e in molti frutti come lampone e mango. La capacità di sentire questo odore è legata a una variante del gene OR5A1.
Diluizione suggerita dell’olio puro: 0.2% in olio di paraffina.
Il beta-ionone si trova anche nell’olio essenziale di violetta.

2. Guaiacolo: è un odore affumicato che si trova nel bacon, nella carne essiccata, nel pesce affumicato e in alcuni whisky come il peaty scotch. La maggioranza della popolazione è in grado di percepirlo, ma in gradi diversi e tra le persone c’è una diversa sensibilità a questo odore. Inoltre, la piacevolezza dell’odore è inversamente proporzionale alla sua intensità: mediamente più l’odore è percepito come intenso e meno è percepito come piacevole.
In questo caso, la maggior parte dei partecipanti, nella propria scheda, alla domanda “Riesci a sentire l’odore?” barrerà la casella, ma daranno risposte diverse nella colonna “Ti piace?”. Questo fenomeno dipende da una variante genetica del recettore olfattivo OR10G4.
Diluizione suggerita dell’olio puro: 0,1% in olio di paraffina.
Il guaiacolo si può trovare anche nel fumo liquido (un insaporitore che dà il sentore “affumicato”).

3. 2-etilfencolo ha un sentore di terra. È caratteristico degli ortaggi da radice come le barbabietole, le patate e l’oolong tè. Tra le persone c’è variabilità nella capacità di sentire questa molecola e circa il 30% della popolazione la sente poco o per nulla (Trimmer et al., 2017). Questo fenomeno dipende da una variante genetica del recettore olfattivo OR11A1.
Diluizione suggerita dell’olio puro: 0,1% in olio di paraffina.
Il 2-etilfencolo si può trovare nell’olio essenziale di barbabietola e nell’oolong tè.

4. Galaxolide: È un muschio sintetico. L’uso dei muschi è molto antica (centinaia di anni), essi sono comunemente usati nei profumi come “note di fondo” che durano a lungo. Circa il 12% della popolazone non è in grado di sentire la galaxolide (Knaapila et al., 2012), anche se è capace di sentire altri muschi. Il recettore olfattivo associato alla variabilità nella percezione della galaxolide è ancora sconosciuto.
Diluizione suggerita dell’olio puro: 10% in olio di paraffina.
La galaxolide si può trovare nelle acque di colonia.


5. Androstenone: circa il 30% della popolazione lo percepisce come un odore non piacevole, dolciastro e simile all’urina. Il resto della popolazione lo trova invece o abbastanza piacevole (simile alla vaniglia, al legno di sandalo o all’alcol), oppure completamente inodore. La variabilità nella percezione dell’androstenone è associata a una variante genetica del recettore OR7D4.
Diluizione suggerita dell’olio puro: 0,1% w/v in olio di paraffina.
L’androstenone si può trovare nel sudore umano.


Altri materiali: un vasetto di vetro non transparente con del materiale assorbente sul fondo (es. dischetto di cotone per struccarsi). Aggiungere una piccola quantità (circa 0.5 milliltri) di odore diluito o prodotto nel vasetto.

NOTA Come detto sopra, nel caso si decidesse di non usare gli odori singoli ma prodotti di uso comune, l’effetto finale sarà meno accentuato. I partecipanti con le varianti genetiche che influenzano la percezione dell’odore di violetta o di affumicato, percepiranno questi odori in modo diverso, ma saranno comunque capaci di sentire qualcosa perché nei prodotti non è presente solo quel singolo odore, ma un misto di molecole. Quindi alla domanda “Puoi sentirlo?”, molto probabilmente, risponderanno di sì.
Per avere informazioni sull’acquisto delle sostanze elencate, scrivere a info@achems.org indicando nell’oggetto dell’email: “odor print demo”.

Istruzioni:
  • Far sentire ai partecipanti un odore alla volta;
  • Chiedere loro di valutare se sono in grado di sentirlo oppure no;
  • Se riescono a percepirlo, chiedere se è piacevole;
  • Confrontare le “impronte olfattive” tra più persone.
Messagio chiave: La variabilità genetica dei recettori olfattivi può influenzare il loro funzionamento e la percezione degli odori. In media, due persone hanno una differenza funzionale nel 30% dei loro 400 recettori, il che significa che ognuno ha un proprio personale mondo olfattivo ed ha un’ ”impronta olfattiva” unica.

Per approfondire puoi leggere questi articoli scientifici:
Wysocki, C.J., and Gilbert, A. N. (1989). National Geographic Smell Survey. Effects of age are heterogenous. Ann. N. Y. Acad. Sci. 561, 12–28.

Keller, A., Zhuang, H., Chi, Q., Vosshall, L.B., and Matsunami, H. (2007). Genetic variation in a human odorant receptor alters odour perception. Nature 449, 468–472.

Jaeger, S.R., McRae, J.F., Bava, C.M., Beresford, M.K., Hunter, D., Jia, Y., Chheang, S.L., Jin, D., Peng, M., Gamble, J.C., et al. (2013). A Mendelian Trait for Olfactory Sensitivity Affects Odor Experience and Food Selection. Curr. Biol. 1–5.

Mainland, J.D., Keller, A., Li, Y.R., Zhou, T., Trimmer, C., Snyder, L.L., Moberly, A.H., Adipietro, K. a, Liu, W.L.L., Zhuang, H., et al. (2014). The missense of smell: functional variability in the hu-man odorant receptor repertoire. Nat. Neurosci. 17, 114–120.

Trimmer, C., Keller, A., Murphy, N.R., Snyder, L.L., Willer, J.R., Nagai, M., Katsanis, N., Voss-hall, L.B., Matsunami, H., and Mainland, J.D. (2017). Genetic variation across the human olfacto-ry receptor repertoire alters odor perception. bioRxiv, 212431.