探索嗅覺之謎的“實驗狂人”莊寒異

　　“牛”的理由

　　80后的她，是上海最年輕的“東方學(xué)者”(上海高校特聘教授)、交大醫(yī)學(xué)院最年輕的博導(dǎo)。她的研究就是兩個字：“嗅覺”，這在國內(nèi)外均是新興領(lǐng)域。她在國際上首次報道了人類特異性嗅覺缺失的分子機制，此類“嗅覺”研究在軍事反恐和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用正受到學(xué)界關(guān)注。

　　“你知道老鼠遇到狐貍會發(fā)生什么?當(dāng)聞到狐貍的尿味時，按照現(xiàn)在流行的說法，小鼠就‘瞬間石化了’。”說到自己的研究領(lǐng)域，莊寒異眼睛放光，一副歡樂表情。

　　這其實和她的最新研究成果相關(guān)：哺乳動物對硫醇類化合物的嗅覺感知機制是莊寒異的研究內(nèi)容之一，她在國際上首次發(fā)現(xiàn)金屬離子“輔助激活”嗅覺受體，驗證了自上世紀(jì)70年代以來對嗅覺受體可能為金屬蛋白的假說，此結(jié)果已申請國際專利。相比人類主要感覺中的視覺、聽覺，嗅覺在國內(nèi)外的研究都才起步，“80后”博導(dǎo)莊寒異和她的“氣味實驗室”就是少數(shù)探索者。

　　探索嗅覺之謎

　　莊寒異出生在上海，父母皆是醫(yī)生，10歲那年隨父母去美國。受家庭影響，她原本的理想是“尋找人類疾病的致病基因”，因此，當(dāng)她獲得生物和化學(xué)雙學(xué)士學(xué)位后，直接申請了美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)的一年期助理研究員，參與尋找糖尿病的致病基因。

　　一年后，她申請到杜克大學(xué)遺傳學(xué)和基因組學(xué)碩博連讀的機會，沒想到上課第一天就遇到一件奇事——

　　教授拿出一個小試管在實驗室里讓大家聞，奇怪的是：有人聞得出氣味，有人聞不出;在聞得出氣味的人中，有人覺得臭，也有人覺得很香。莊寒異就覺得那像香水味，又像媽媽的味道，讓人聞著舒服。

　　“實驗室就七八個人，怎會有如此大的差異?”莊寒異被“嗅覺之謎”吸引住了。原本，人類的嗅覺缺失一般是因為神經(jīng)變性疾病等多種因素引起的。而實驗室的一幕屬于特異性嗅覺缺失，即指一般意義上具有正常嗅覺功能的人，對某種特定分子嗅覺缺乏。教授拿來的氣味名俗稱“佛洛蒙”，在香水、化妝品等產(chǎn)業(yè)有所應(yīng)用，民間認為這有“吸引異性”的作用，但其實在莊寒異的同事中已經(jīng)證明人群中的喜好程度有極大差異。

　　就讀研究生期間，莊寒異有個重要發(fā)現(xiàn)：這種嗅覺差異其實是嗅覺受體的基因差異。莊寒異和她的團隊成功找到了針對雄烯酮(佛洛蒙)的人類嗅覺受體：“OR7D4”。

　　嗅覺受體類似于人體的“氣味接收器”，人之所以能聞到氣味，是因為有氣味的物質(zhì)“激活”了位于鼻子里嗅上皮中的嗅覺受體，嗅覺受體產(chǎn)生電信號，并把它傳到大腦。人體約有400個基因“編譯”不同的嗅覺受體，這占到人體總基因數(shù)的很大一部分。由于絕大多數(shù)氣味是由多種氣體分子組成，每種氣體分子能“激活”相應(yīng)的多個嗅覺受體，所以盡管嗅覺受體只有400多種，但是產(chǎn)生大量的組合后，人類就能辨識、記憶上萬種不同的氣味。

　　對“OR7D4”的發(fā)現(xiàn)，是在世界上首次發(fā)現(xiàn)人類特異性嗅覺缺失的分子機制，也是有史以來第一次將分子層面的嗅覺受體和人類嗅覺感官直接聯(lián)系在一起。此結(jié)果發(fā)表在《自然》上，還受到該雜志“Making The Paper”專欄的特別介紹;同年，《基因組生物學(xué)》也發(fā)表了專門針對此文章的特別評論。包括路透社在內(nèi)的媒體接連報道了這一發(fā)現(xiàn)。

　　“實驗狂人”

　　國外專業(yè)期刊和大眾媒體的報道，實際是國際社會對“嗅覺”研究認識度日益增高的佐證。而在國內(nèi)，從事嗅覺研究的實驗室還不多。2008年，當(dāng)莊寒異拿到美國博士學(xué)位回到上海，旁人只覺驚怪：這個看起來清清爽爽的文靜女孩，怎么喜歡和“臭味”打交道?莊寒異的實驗室里，有世界各地的“氣味”科學(xué)家給她寄來的各類氣味：黃鼠狼的臭屁味兒、小鼠的尿味兒、還有“仁者見仁、智者見智”的佛洛蒙……

　　科學(xué)興趣使然，令她對以臭雞蛋味著稱的硫類氣味有難以言狀的親切感。她品鑒這些“臭味”的方式，如同品鑒香水：取出氣味試紙，在空中揮舞幾下。由于怕?lián)]發(fā)，聞的時間還不能太長，得馬上放回塑膠袋，再投入冰箱里保存。

　　盡管是個鼻子過敏者，稍有不慎，就噴嚏不止，可莊寒異還總是萌生一些“炮制氣味”的瘋狂舉動。在研究生階段，她就萌生過研究蠶寶寶嗅覺機制的想法。她在宿舍里養(yǎng)了一大筐蠶寶寶，觀察它們在蛾子階段通過“佛洛蒙”相互吸引，直到蠶寶寶結(jié)成了100多個繭。計劃未成，但還好是單人宿舍，不然上百個飛蛾在屋里飛來飛去，肯定會嚇著室友。

　　她自言是“實驗狂人”。“凡事都得自己動手做做看!”她說這是在文理學(xué)院養(yǎng)成的習(xí)慣，“四年所有考試只分‘通過’與‘不通過’，大部分時間就是動手做實驗，觀察科學(xué)現(xiàn)象?！庇捎趯馕兜呐d趣，僅僅近3年，她的研究成果就頗為豐碩：發(fā)表SCI文章8篇，其中以第一作者和通訊作者身份發(fā)表4篇，總影響因子達到70。目前領(lǐng)銜五六個課題項目。

　　研究不會“退化”

　　2009年，莊寒異加盟交大醫(yī)學(xué)院，一頭扎進“氣味實驗室”。這是一個有趣的團隊，盡管莊寒異是博士生導(dǎo)師，但她帶領(lǐng)的4個博士生年齡分別比她?。?歲、3歲、2歲、1歲。這個年輕團隊很快有了重要發(fā)現(xiàn)——不光在人類中，OR7D4的功能在各個靈長類物種中也大相徑庭。他們比較黑猩猩、紅猩猩、大猩猩、倭黑猩猩等對這種基因的反應(yīng)強度，發(fā)現(xiàn)位于剛果、較原始的倭黑猩猩的OR7D4“活性最強”。這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在2009年的《美國科學(xué)院院報》上，并申請一項國際專利。美國知名科普網(wǎng)站“科學(xué)日報”還將此特異性嗅覺差異調(diào)侃為“找到了‘金剛’為什么無法吸引女主角的原因”。

　　其實，這一發(fā)現(xiàn)的意義還在于通過嗅覺受體觀察人類的進化特點，即鼠類和一些靈長類動物所謂的低等哺乳動物的嗅覺比人類“靈敏”，從進化角度來說，人類在在嗅覺方面卻有些退化?！斑@或許和溝通渠道有關(guān)，人類的情感溝通方式很多元，嗅覺只是很小的一部分，但對于一些低等動物，嗅覺是交換情感的主要方式，它可以用來交配、也可以用來躲避天敵?！?/P>

　　不僅在進化領(lǐng)域，近年來，嗅覺在醫(yī)學(xué)人文關(guān)懷、農(nóng)業(yè)以及反恐和軍事方面的應(yīng)用，正日益受到國外學(xué)界關(guān)注。比如在醫(yī)學(xué)人文領(lǐng)域，這類研究有望提高嗅覺缺陷患者的生活質(zhì)量，比如讓那些因治療損及嗅覺的患者恢復(fù)嗅覺;在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，以雄烯酮為例，這可能是導(dǎo)致有人覺得豬肉有“異味”的原因之一——這種佛洛蒙主要用于異性吸引，種豬分泌較多，但個體對此氣味接受程度差異極大;而在反恐領(lǐng)域，如果能從嗅覺受體的基因?qū)用嫣綔y危險物品，顯然探測靈敏度更高。

　　正是因為有實際應(yīng)用價值，莊寒異的成果不僅能申請到世界專利，其中嗅覺受體的異源表達技術(shù)還能授權(quán)給國外公司，實現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化?！半S著生活質(zhì)量不斷提高，人們對嗅覺的探索會越來越深入?！鼻f寒異說。