哺乳動物的嗅覺比我們認(rèn)為的要復(fù)雜得多。并非一個受體家族專門致力于檢測氣味，一項小鼠研究報道稱發(fā)現(xiàn)嗅球周圍的一組神經(jīng)元利用了一種替代機(jī)制來捕捉氣味。他們所謂的這些necklace神經(jīng)元利用了新發(fā)現(xiàn)的嗅覺檢測系統(tǒng)來響應(yīng)引起本能反應(yīng)的氣味，如信息素和種子與堅果的味道。哈佛大學(xué)的研究人員將他們的研究結(jié)果發(fā)布在《細(xì)胞》（Cell）雜志上。

論文的資深作者、哈佛醫(yī)學(xué)院神經(jīng)生物學(xué)家Sandeep Robert Datta說：“我們的研究工作表明，就機(jī)理而言哺乳動物的嗅覺機(jī)制并非是完全統(tǒng)一的，而是可以采用許多形式，由多種類型的受體所介導(dǎo)。這些研究結(jié)果改變了我們對于動物如何探查化學(xué)環(huán)境的看法。”

回到1991年，獲得諾貝爾獎的研究工作表明，在哺乳動物主要嗅覺系統(tǒng)中的每一個感覺神經(jīng)元均表達(dá)一種類型的G蛋白偶聯(lián)受體(GPCR)，來專門檢測一種特定類型的氣味。在嗅覺系統(tǒng)中所有感覺神經(jīng)元的這種活動模式使得我們能夠區(qū)分出環(huán)境中的不同氣味。這種每個神經(jīng)元一種GPCR的模型還存在于犁鼻嗅覺系統(tǒng)中，專門識別一些信息素，表明了一種常見且普遍的處理嗅覺的機(jī)制。然而，由necklace神經(jīng)元構(gòu)成的第三種嗅覺系統(tǒng)也可以響應(yīng)不同的氣味。而一直以來卻不清楚這些神經(jīng)元表達(dá)了哪種受體，以及它們在氣味感知中所起的作用。

在新研究中，Datta和他的研究小組發(fā)現(xiàn)不同于哺乳動物所有其他類型的嗅覺感知神經(jīng)元，小鼠中的necklace神經(jīng)元不表達(dá)GPCRs。這些神經(jīng)元表達(dá)了以往從不知道在氣味感知中起作用的MS4A類蛋白。此外，每個necklace神經(jīng)元表達(dá)多種類型的MS4A受體，與組織昆蟲和其他哺乳動物嗅覺系統(tǒng)的一個神經(jīng)元一種受體規(guī)則完全相反。這些受體響應(yīng)特定存在于堅果和種子中的脂肪酸以及已知小鼠厭惡的信息素。

Datta說：“這一研究發(fā)現(xiàn)有力地表明，大腦必定采用了與區(qū)別大多數(shù)氣味時非常不同的一種策略，解讀來自這些受體的信息。我們推測（但還沒有證據(jù)支持這一想法）：MS4As被用來作為大腦的一種警報系統(tǒng)，讓它知道在世界上有一些真正重要的東西就在那里，但卻沒有告訴大腦那確切是什么。”

通過分析哺乳動物物種間Ms4a基因的差異，研究人員發(fā)現(xiàn)這些基因在哺乳動物味覺和信息素受體出現(xiàn)前就發(fā)生了進(jìn)化。“MS4As已存在了至少4億年，表明這些受體發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，使得動物能夠與嗅覺環(huán)境互作，”Datta說。

以往發(fā)現(xiàn)，MS4A受體存在于人類的腸、肺細(xì)胞，甚至精子細(xì)胞?；?span lang="EN-US">MS4A受體在不同組織中的表達(dá)模式，以及它們檢測的氣味類型，Datta懷疑MS4A分子代表了感知環(huán)境中一些小分子的一種古老機(jī)制。Datta說：“有可能這是MS4As跨物種的一種主要功能，而MS4As得嗅覺功能實際上是新近進(jìn)化出來的。”

目前尚不清楚MS4As在人類中是否充當(dāng)了氣味受體。在未來的研究中，Datta和他的研究小組將探究MS4A蛋白是否跨物種充當(dāng)了一種原始的氣味受體。“這將會非常的有趣，因為它表明了許多動物都有我們未意識到埋在主要嗅覺系統(tǒng)中的一種隱藏的鼻子，”Datta說。

由于MS4A p在機(jī)體許多細(xì)胞上表達(dá)，研究人員還將測試它們是否會檢測身體自身產(chǎn)生的信號。“如果是這樣的話，將表明經(jīng)歷進(jìn)化Ms4As如此普遍的一個原因是，它們非常適合檢測環(huán)境中的小分子，不論這一環(huán)境是外部或是內(nèi)部世界，”Datta說。

如果有機(jī)會去聞一聞，山貓的氣味將會令你難以忘懷——就好像爛肉混合著汗水的味道，背后有著一種難以形容的野性。對于人類來說，這只是令人皺鼻和惡心。但對于小鼠而言，它聞起來很像一樣?xùn)|西：恐懼。

現(xiàn)在，一項研究確定了這一先天恐懼反應(yīng)背后的神經(jīng)細(xì)胞和大腦區(qū)域。借助利用特別設(shè)計的病毒來揭示相關(guān)神經(jīng)信號通路的一項新技術(shù)，由Fred Hutchinson癌癥研究中心生物學(xué)家、諾貝爾獎得主Linda Buck博士領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組，準(zhǔn)確地找出了負(fù)責(zé)這種氣味誘導(dǎo)反應(yīng)的小鼠微小大腦區(qū)域。

美國索爾克研究所的研究人員通過測量線蟲如何爬向一種吸引人的、食物樣的氣味，能夠預(yù)測線蟲是否會長壽。這一研究結(jié)果發(fā)表在2015年國際雜志《eLife》，表明秀麗隱桿線蟲可處理關(guān)于“環(huán)境以及隨著動物衰老大腦中的電路如何變化”的信息。

人類之所以能聞到氣味，是因為有氣味的物質(zhì)“激活”了鼻子里的氣味受體（OR）。然而，科學(xué)家們并不清楚這些受體識別氣味分子的具體機(jī)制。嗅覺的振動理論認(rèn)為，我們是通過振動頻率來感知氣味的，而不是氣味-氣味受體的相互作用。上海交通大學(xué)、紐約州立大學(xué)、紐約城市大學(xué)、杜克大學(xué)的研究團(tuán)隊在美國國家科學(xué)院院刊PNAS雜志上發(fā)表文章指出，從理論上和實驗數(shù)據(jù)上看，振動理論并不正確。