Koku alıcı hücreler aslında sinir hücreleridir. Temel görevleri, koku moleküllerinin taşıdıkları mesajları alarak koku soğancığına taşımaktır. Toplam sayıları konusunda bilim dünyasında farklı görüşler vardır: Bazı araştırmacılar sayılarının 10 milyon23 , bazıları da 50 milyon civarında olduğunu belirtmektedir.24 Milyonlarca koku hücresi küçük bir posta pulu boyutlarındaki koku bölgesinde, göz kamaştırıcı bir düzen içinde yerleşmiş durumdadır. Burada hemen akla şu gerçek gelir: Her türlü teknik imkanınız olsaydı ve sizden milyonlarca hücreyi yerli yerine koymanız istenseydi, bunu yapabilir miydiniz? Tabii ki böyle bir işi başarmanız mümkün olmazdı. Zaten bilim adamlarının yıllar süren araştırmalar sonucunda, değil milyonlarca hücreyi düzenlemek, bu hücrelerin sayısını dahi tespit edememiş olmaları bu gerçeği açıkça ortaya koymaktadır.
Koku hücresinin kendi içinde de dikkat çekici bir görev dağılımı vardır. Tanınmış araştırmacılardan Stuart Firestein, "Bütün duyu alıcıları gibi, koku alıcı hücre de hem yapısal hem de işlevsel olarak birçok bölüme ayrılmıştır"25 diyerek bu hücrelerdeki özel düzenlemeye dikkat çeker. Bu özel tasarım, elektron mikroskobu görüntülerine göre yapılan çizimlerde daha ilk bakışta kendini belli eder. Koku hücresi başlıca üç ana bölümden oluşur; ortada hücre gövdesi, bir ucunda silya isimli tüycükler, diğer ucunda da akson isimli bir uzantı bulunur. Hücre gövdesi, pek çok karmaşık hücresel işlemin gerçekleştiği; akson, elektrik sinyalinin taşındığı; tüycükler de koku molekülleri ile temasın kurulduğu bölgelerdir.
Hücrenin bir ucundaki koku tüycüklerinin sayıları 10 ile 30 arasında değişir, uzunlukları 0.1-0.15 milimetredir.26 Koku tüycüklerinin burnun diğer bölgelerindeki benzerlerinden farkı, hareket etmemeleri ve koku reseptörlerine sahip olmalarıdır. Diğer bir deyişle, koku tüycükleri vücuttaki diğer tüycüklerden farklı, tamamen kendilerine özel bir yapıdadırlar. Koku tüycükleri reseptörler için bir iskelet oluşturma görevini de üstlenirler. Dikkat edilirse, tüycüklerin dizaynının olabilecek en verimli model olduğu görülür; böylece küçücük bir bölgede, koku moleküllerinin reseptörlerle iletişim kuracağı geniş bir alan ortaya çıkmıştır. Ayrıca son araştırmalar göstermiştir ki, her koku hücresinde bin değişik koku reseptörü türünden sadece birisi bulunur.27 (Bu konu ilerleyen sayfalarda detaylı olarak anlatılacaktır.)
Burada göz önünde bulundurulması gereken önemli bir gerçek vardır: Tüycük ifadesi okuyucuda basit bir yapıyı çağrıştırabilir. Oysa bu tanımlama, sözü edilen yapının sadece şeklini tasvir etmektedir. Gerçekte koku tüycükleri eşi benzeri görülmeyen, olağanüstü bir haberleşme teknolojisine sahiptirler. Mukus içinde eriyen koku molekülleri, koku tüycüklerindeki özel reseptörlerle birleşirler. Koku molekülü ile reseptör arasındaki ilişkinin anahtar-kilit uyumuna benzediği düşünülmektedir. Moleküler detayları henüz tam anlamıyla çözülemeyen karmaşık işlemler sonucunda koku alıcı hücrede bir sinyal oluşur. Bu aşamada birçok protein ve enzim üzerine düşen görevleri aksatmadan yerine getirir.
Koku alıcı hücrelerin koku moleküllerinin taşıdığı mesajları, elektrik sinyallerine dönüştürmesi oldukça karmaşık bir işlemdir. Günümüzde, koku alıcı hücrelerdeki haberleşme ağlarının sadece ikisi bilinmektedir. Söz konusu haberleşmeyi kısaca ve olabildiğince basitleştirerek şöyle anlatabiliriz:
Öncelikle cAMP (adenosine 3',5'-cyclic monophosphate) aracılığıyla kurulan iletişimi inceleyelim. Koku moleküllerinin reseptörlerle birleşmeleriyle koku alıcı hücrede oldukça hızlı bir dizi işlem başlar. Öncelikle, G-olf proteini aktif duruma gelir. Bu protein, AC enzimini harekete geçirir. AC enzimi, ATP'nin cAMP'ye dönüşümünü hızlandırır. cAMP hücredeki bir habercidir ve silyayı hücre zarına birleştiren kanallara bağlanır. Bu durum, kanalların açılmasına ve kalsiyum iyonlarının silyanın içine girmesine yol açar. Kalsiyum iyonlarının girişi, klorid kanallarının açılmasına ve klorid iyonlarının silya dışına çıkış yapmalarına neden olur. Böylece başlangıçta negatif yüklü olan hücre yüksüz duruma geçer ve bir elektrik sinyali oluşur. Tek cümleyle özetlemek gerekirse, bir dizi kimyasal reaksiyonun sonucunda elektrik sinyali ortaya çıkar. Meydana gelen sinyal de hücrenin aksonu boyunca hareket ederek, koku soğancığına ulaşır.
Bazı koku molekülleri de cAMP oranını etkilemezler, fakat IP3 (inositol 1, 4, 5-trisphosphate) konsantrasyonunu yükseltirler ki, bu da hücrede elektrik sinyalini açığa çıkaracak işlemleri başlatır. Bu hücresel haberleşme hattının, reaksiyon zincirine ilişkin aşamalar henüz anlaşılamamıştır.28 Buna karşın şu açıkça anlaşılmıştır ki, minicik hücrelerdeki haberleşme göz kamaştırıcı bir tasarım ürünüdür.
Koku hücrelerinin bir ucunda bunlar olurken, diğer ucundaki aksonlarda da şaşırtıcı işlemler meydana gelmektedir. Hücrede açığa çıkan sinyal, akson yoluyla koku soğancığına taşınır. Beynin ön bölümündeki koku soğancığına ulaşmak için, 10 ile 100 arasında akson, bir demet oluşturur ve topluca elek kemiğinin içinden geçer.29 Hemen dikkatimizi çeken, elek kemiğinin koku sinirlerinin geçişine olanak tanıyan delikli yapısıdır. Kafatasının bu bölümündeki tasarım, koku almadaki pek çok detaydan sadece birisidir. Aksi takdirde, sinirlerin birbirleriyle bağlantı kurmaları, dolayısıyla koku almak imkansız hale gelecekti. Koku sistemini oluşturan tüm ayrıntıların olması, fakat kemiğin geçit vermemesi durumunda dahi koku alamayacaktık. Hiç şüphe yok, söz konusu sistemdeki her detayın olmazsa olmaz bir önemi vardır.
Bu gerçekleri tek bir cümleyle özetlemek mümkündür: Koku hücresindeki kusursuz haberleşme hücredeki özel tasarımın sonucudur; bu tasarım da yaratılıştaki görkemin sınırsız delillerinden birisidir.