量子生命揭示异常嗅觉的奥秘

异常灵敏的嗅觉

鱼的嗅觉非常灵敏。鲨鱼的大脑有2/3主管嗅觉，很多人都知道，鲨鱼能在1公里外闻到一滴血的味道。或许珊瑚鱼闻到了它们的还乡之路？

为了检验这个理论，加布丽埃尔·格拉克在2007年设计了一个实验：双通道嗅觉选择水槽测试。她将一些珊瑚鱼幼苗置于两个水槽的下游，这两个水槽分别盛上不同的海水，其中之一的海水来自这些珊瑚鱼出生时的珊瑚礁，另一个水槽中的海水则来自远离它们出生地的珊瑚礁。之后，她统计了鱼苗对不同水槽中水的偏好：家还是远方？鱼苗无一例外地游向了流着它们出生地珊瑚礁海水的水槽。可能是凭借着海水不同的味道，它们清晰地区分出了来自出生地和陌生地的珊瑚礁海水。

澳大利亚昆士兰州詹姆斯库克大学的研究员迈克尔·阿维朗德（Michael Arvedlund）设计了一个相似的实验来证明小丑鱼可以闻出它们的宿主海葵，并将其与它们未曾寄居的海葵区别开来。更为惊人的是，同样来自詹姆斯库克大学的丹妮拉·迪克森（Daniella Dixson）发现，小丑鱼喜欢栖息在植被覆盖的小岛下方的珊瑚礁丛中，不太喜欢离岸的珊瑚礁，而它们能分辨出分别取自这两地的海水。这一切似乎表明，小丑鱼尼莫和其他寄居珊瑚礁的鱼类是一路“嗅”回家的。

动物依靠自身嗅觉进行导航的能力真是神奇！每年，全世界都有数以百万计的鲑鱼沿着海岸成群结队地聚集在河流的入海口，它们将逆流而上，迎着激流、瀑布和沙滩回到自己孵化出生的故乡。与小丑鱼的情形类似，之前大家一直认为，鲑鱼在选择适宜的河流时，赌的是运气。后来，加拿大人威尔伯特·克莱门斯（Wilbert A.Clemens）于1939年在弗雷泽河水系的一条支流中捕获并标记了469 326条幼年鲑鱼，然后将它们放生。数年间，他在同一支流中重新抓到了10 958条曾标记过的鲑鱼，而在这条河的其他支流中，一条标记过的鱼也没有抓到。在从海洋回乡的路上，没有一条鲑鱼曾迷失方向。

鲑鱼如何完成从深海远洋到出生地河流的导航，多年来一直是未解之谜。后来，威斯康星大学麦迪逊分校的亚瑟·哈斯勒（Arthur Hasler）教授发现，幼年鲑鱼通过追踪气味来完成回乡之旅，并于1954年做了实验来检验他的理论。离西雅图不远有条伊萨夸河，哈斯勒从该河一处岔口上游的两支分别捕获了数百条回乡路上的鲑鱼，然后将它们运到了这两条支流经岔口合流后的下游。在逆流游至岔口时，这些鱼无一例外全都选择了各自被捕时的那一支流。但是，如果他在放生前用脱脂棉将鱼的鼻孔堵上，这些鱼在游至岔口时就显得不知所措，在两条支流间踟蹰不前，无法决定向左还是向右。

陆地上的嗅觉或许显得更加神奇，因为大气比海洋要更加广袤，会让气味变得更稀薄。此外，由于天气变化，大气还会受到更强的干扰，所以，气味分子在空气中比在水中分散得更快。即使如此，嗅觉对大多数陆生动物来说也是生死攸关的。

动物不仅要靠嗅觉找到回家的路，还要靠嗅觉来捕捉猎物、躲避天敌、提供警报、标记领地、互相交流及引发生理变化。对人类来说，嗅觉的应用领域要小得多，不过人类经常利用其动物更为敏锐的嗅觉来探测信号与征兆。众所周知，狗的嗅觉就很敏锐。警犬的嗅觉上皮是人类的40倍，以其通过气味追踪个体的能力而闻名。我们都看过这样的电影，一只嗅觉灵敏的狗只需要快速嗅一下逃犯遗弃的衬衫，便能翻山越岭、穿林过河一路追踪嫌犯。故事可能是虚构的，但警犬的能力却完全货真价实。狗能够通过气味判断它追踪的人或动物走的是哪条路，还能捕捉到几天前留下的气味。

仔细想想警犬或是小丑鱼只需例行公事便能完成如此功绩，立刻觉得动物嗅觉的惊人能力真是令人叹服不已。先说警犬：其嗅觉经过调校，可以擅长探测有机物微粒——比如人或其他动物分泌的丁酸。警犬鼻子的灵敏度堪称一流。如果让一克丁酸在一间屋子里蒸发，人可以闻到这种有点甜又有点酸臭的味道。如果将同样一克丁酸稀释在整个城市的空气中，使其弥漫于高达100米的空中，一只警犬照样能闻出丁酸的味道。还有小丑鱼或鲑鱼，尽管浩瀚的大洋冲淡了气味，它们依然能在数千米外闻到家的味道。(www.xing528.com)

注意，动物嗅觉的过人之处不光体现在灵敏度，其辨识能力同样高度发达。海关官员会用狗对严实的包裹和行李箱进行例行检查，探测许多气味特殊的物品，比如大麻和可卡因等毒品、C-4炸弹中的化学物质等。狗还能区别出不同个体的气味，甚至区分出双胞胎。它们是怎么做到的呢？我们每个人分泌的丁酸难道不是一样的吗？丁酸当然是一样的，但除了丁酸以外，我们每个人分泌的其实是数百种有机分子的混合物，微妙而复杂，像我们的指纹一样，为我们的存在提供了独特的标志。就像我们能看出一个人穿了什么颜色的衬衫一样，狗能轻而易举地“看见”我们的气味指纹。就像我们能认出自己所住的街道或是认出自家前门的颜色一样，小丑鱼或鲑鱼一定也认出了家的味道。

其实，狗、鲑鱼或是小丑鱼还不算嗅觉界的至尊。熊的嗅觉要比警犬灵敏7倍以上，能在20公里外闻到一具动物尸体的气味。一只飞蛾能隔着10公里左右发现配偶。大鼠具有像听觉一样的立体式嗅觉，蛇可以用舌头闻到气味。对于要外出觅食、求偶交配、躲避天敌的动物来说，所有这些嗅觉技能可谓必不可少。无论在空气中还是水中，进化让它们对气味这种挥发性的线索异常敏感，让它们能感受到靠近的资源或危险。嗅觉对动物的生存太重要了，对于某些气味的行为反应甚至固化为一些物种的天性。在奥克尼岛田鼠实验中，田鼠会避开饵中含有白鼬分泌物的陷阱，而白鼬在该岛上早已绝迹了5 000多年！

据说人类的嗅觉比我们的“亲戚们”要差得多。几百万年前，当直立人（Home erectus）从地面直起身来，开始直立行走时，他们的鼻子也随之抬高，不再贴近地面，同时也远离了地表丰富的气味。自那以后，影像与声音，作为更加有利且高效的手段，成了人类获取信息的主要来源。所以，人的鼻部逐渐变短，鼻孔逐渐变小，从远古哺乳动物祖先那里继承的约1 000个负责编码嗅觉感受器的基因，也不断突变（稍后详细讨论）。可能有些遗憾，我们还失去了常见于其他动物的犁鼻嗅觉。该嗅觉来自犁鼻器（vomeronasal organ，简称VNO），又称雅各布森器（Jacobson’s organ），作用为探测与性相关的外分泌激素，也就是性信息素（sex pheromones）。[38]

不过，虽然我们缩小的基因库中只有约300个嗅觉感受器基因，且人类的解剖结构也发生了变化，但我们的嗅觉依然出奇地好。我们也许不能在数公里外就嗅到自己的配偶或是晚餐，但我们能闻出约一万种不同的气味。正如尼采所说，在检验有气味的化学物质时，鼻子甚至比“光谱仪的检测”更为灵敏。鉴赏气味的能力还为一些最伟大的诗篇带来了灵感（“无论叫什么名字，玫瑰闻起来一样香甜”[39]），也是人类幸福感与满足感的重要来源。

嗅觉在人类历史上同样扮演了异常活跃的角色。早期文献记载了人类对愉悦气味的崇拜和对难闻气味的憎恶。祭祀和冥想之地要经常用香水和香料来熏染。在希伯来《圣经》中，上帝指示摩西建造一处祭坛，并告诉他：“你要取芬芳的香料，就是苏合香、凤凰螺鳃盖、白松香；这芬芳的香料和纯乳香，要一分对一分。你要将这个作（做）成香，就是按作香物者的作法所作成的香物，用盐调剂，洁净而圣洁。”古埃及人甚至供奉专门的香神——涅斐尔图姆（Nefertum）。涅斐尔图姆同时还是治愈之神，就像一位神秘的香熏治疗师。

健康往往与愉悦的气味同时出现，而疾病、衰败又常常伴随着难闻的气味，于是很多人相信，不同的气味可以带来健康或引发疾病，而不是健康或疾病带来了不同的气味。比如，伟大的罗马医生盖伦就告诫人们，恶臭的床单、床垫和毯子会加速污染人的体液。人们还认为，下水道、停尸房、化粪池和烂泥沼泽里那令人作呕的液体和瘴气是许多致死疾病的来源。与之相反，人们相信愉悦的气味可以抵御疾病，所以，在中世纪的欧洲，医生走进疫病患者的家门之前，会坚持要求患者家属点燃用熏香、没药、玫瑰、丁香及其他芳香草药制成的香料来熏蒸屋子。实际上，香水生意的兴起，最初是为了房屋消毒，而非增添个人魅力。

嗅觉的重要性可不仅局限于感受鼻孔所吸入的气味。值得注意的是，学界普遍认为，人类味觉的90%其实是闻出来的。当我们品尝食物时，位于我们舌头和上颚的味觉感受器会探测到溶解于唾液中的化学物质，但是，味觉感受器只有五种，只能感觉出酸、甜、苦、咸、鲜[40]五种基本味道及其组合。而此时，食物和饮料的挥发性气味会从口咽后部进入鼻腔，激活数百种不同的嗅觉感受器。比起纯粹的味觉，这让我们有了更为神奇的能力，能够辨别出数千种不同的味道，得以品尝出红酒、美食、香料、草药或咖啡各不相同的美妙风味（以气味为主）。虽然我们失去了像其他哺乳动物一样的犁鼻器嗅觉，但庞大的香水产业证明，气味在人类的求偶与性爱行为中一直在起作用。弗洛伊德甚至认为，大多数人的性压抑与嗅觉升华有关。

那么，人类、狗、熊、蛇、飞蛾、鲨鱼、大鼠和小丑鱼究竟如何探测到了这些“来自物质实在”的信息呢？我们又是如何辨识出种类如此繁多的气味呢？