品酒闻香，我们究竟如何识别混合气味？

科学世界 · 公众号 · 科学 · 2020-04-15 16:37

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人体有近400个嗅觉受体，每种气味分子只能被与其特征匹配的受体所识别。当受体识别出气味分子后，就会把信息传送至大脑帮我们对气味做出判断。不过，需要说明的是，嗅觉受体和气味分子之间并非一一对应关系。如果是一一对应，那我们岂不是只能至多闻到400种气味啦？但依生活经验来看，我们能分辨出的气味可比这多多了。

所以，实际的情况是，一种气味分子的不同部分（特征）会分别被多个受体所识别。好比下图示意的那样，4种受体通过不同的组合反应可识别出8种气味分子。那么，400种受体随随便便排列组合一下，便能识别出上亿种气味分子。

一种气味分子的不同部分（特征）会分别被多个受体所识别。4种受体通过不同的组合反应可识别出8种气味分子。图/《科学世界》

单一的气味分子如何与受体匹配，并引起反应向大脑发送信号，这个过程已经被科学家们研究得很清楚了。那么，我们如何识别混合气味呢？

无论是难闻的垃圾，还是令人倾心的香水，我们每天闻到的各种气味实际上都是由数百甚至上千种气味分子组成的。比如，一杯咖啡中可能含有超过800种不同类型的气味分子，当如此多的气味分子扑面而来，嗅觉细胞是怎样工作的呢？是识别出每一种气味分子，再把所有的反应叠加后送至大脑吗？一项于2020年4月9日发表在Science上的研究显示， 识别混合气味的过程可不是做加法那么简单。

X、Y、Z三种不同的气味分子分别能激活不同的嗅觉受体群。左边是气味分子互不影响的模型1。如果按照模型1，X+Y的气味应该和X+Y+Z的气味一样才对。但实际上，嗅觉细胞的反应如右侧的模型2，由于新加入了不同的气味分子，有的受体被抑制，有的受体被增强，两种混合气味所产生的的嗅觉反应完全不同。图/链接论文

来自美国哥伦比亚大学的研究小组使用了能生成活体组织三维图像的SPACE显微镜，来观察小鼠鼻腔内数千个嗅觉细胞（每个细胞内有一种嗅觉受体）的活动。结果发现，在闻到混合气味时，不同的气味分子间会发生相互作用，即某种气味分子会抑制或增强细胞对另一种气味分子的反应。虽然在生活中我们也有类似的体验，一种气味容易掩盖住另一种气味，但此前的观点多认为，这种相互作用是发生在处理嗅觉信息的大脑中。而此次实验却证实，传送至大脑的嗅觉信号其实早在鼻腔内就经过了“预处理”。

顾客在选购香水，文中介绍的过程正在鼻腔内悄悄发生。

“我们的结果表明，气味分子既能激活受体，也能使受体失活，掩盖其他气味的关键是改变细胞对它们的反应方式”。研究人员还表示，香水的调香师们其实早就知道这个“秘密”：如何将不同的香气结合在一起，创造出一种全新的香气。只是现在，有了这个生理机制上的发现，科学家们会不会研发出更好的除味或香氛产品呢？

参考文章：

https://www.sciencedaily.com/releases/2020/04/200409141541.htm

论文链接：

https://science.sciencemag.org/content/368/6487/eaaz5390/tab-figures-data

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