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人类的嗅觉居然能和狗狗的一较高下?

小张聊科研  · 公众号  · 科研  · 2017-05-19 11:35

正文

和大多数哺乳动物,尤其是啮齿动物和狗相比,人类在嗅觉上要差很多,这是大家的普遍共识,本宫以前也是这么认为的,直到膝盖上被Science上的这篇文章射了一箭。


文章的标题直接告诉人们,人类嗅觉不佳只是19世纪以来的一个迷思,而这一说法却被当作真理传了100多年!


这一说法的始作俑者是神经解剖学家Paul Broca,他热衷于把人的大脑和其它各种动物进行比较,在比较不同动物的嗅球(大脑中的辅助嗅觉系统Olfactory bulbs)的大小时 ,他发现人类嗅球所占大脑比例相比于其它动物要小得多(见下图),说明人类无须像狗或其他哺乳动物一样依赖嗅觉而生存,于是他得出结论,人类的嗅觉不如其它哺乳动物(Recherches sur les centres olfactifs. Revue D’Anthropologie,1879)


Paul Broca的这一结论影响了许多生物学家、人类学家以及心理学家,包括著名心理学家Sigmund Freud(弗洛伊德),在Freud的第一部著作(Zur Auffassung der Aphasien: Eine kritische Studie,1891)中,他提及了Paul Broca的研究结论,并且认为嗅觉萎缩会使人更容易患上精神疾病。Paul Broca的结论始终没有人提出异议,甚至于基于嗅觉谋生的人也没有挑战这一说法。


那么人类嗅觉到底是怎么样的一个LEVEL呢?


Paul Broca通过比较嗅球的相对大小得出了人类嗅觉不佳的结论,而如果比较绝对大小的话,从下图可以看出人类的嗅球大小可以说是完暴小鼠的。


而从嗅球上神经元的数量上进行比较的话,人类也并不逊于其它哺乳动物(比较结果见下图)。



在基因层面上,人类大约有1000个气味受体基因,但这些基因中仅有390个基因编码受体蛋白,其余均为非编码的假基因,而小鼠中则有1100个编码基因和200个假基因,从功能基因数量上来说,人类确实不如小鼠,但这并不能作为人类嗅觉不如小鼠的证据,相反,最新的研究表明,60%的人类嗅觉受体假基因能够转录为嗅觉上皮中的mRNA,并且其中的一些假基因对功能基因有着重要的调控作用。灵长类动物嗅觉系统上独有的非编码基因对功能基因的调控网络是不是表明灵长类动物在嗅觉上的进化更为高级而不是衰退?


一直以来的研究认为人类能够辨别出大约 1 万种不同气味,而最新研究预测人类的嗅觉系统能够“嗅”出的气味应该接近于 1 万亿种,这意味着人类几乎可以识别所有化合物。


我们这所以觉得狗狗的嗅觉灵敏,其实很大程度上源于我们和狗狗对不同气味的敏感程度不同,比如说,狗狗更擅长于闻出消防栓四周都有哪几只狗撒过尿,而我们更擅长于品鉴红酒。


最近有一项实验测试了人类、蜘蛛猴和小鼠三个物种对6种含硫化合物气味的敏感程度,在3-巯基-3-甲基琥珀酸甲酯的测试中,12名受试者对它的嗅觉灵敏度均超过其它动物,而在3-巯基-3-甲基丁-3-醇的测序中,12名受试者均不如小鼠。测试的总体结果表明,人类对其中2种化合物的灵敏度较高,而小鼠对其中4种化合物的灵敏度较高(图A)。在另一项羧酸类化合物的测试中,与其它8种哺乳动物相比,人类对6种化合物中的2种有着最高的嗅觉灵敏度(图B)。

总的来说,嗅觉是十分复杂的。嗅觉能力会因年龄,性别和发育阶段的不同而不同,同时嗅觉还会因个人经验发生变化,比如说,你讨厌汽油味会使你对汽油味更加敏感。人类的嗅觉我们想象的要强大,同时也重要得多。


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