科学家让细胞“闻”到气味

人类鼻子能识别几乎无限种类的气味，哪怕浓度极低，但体内仅靠约400种嗅觉受体蛋白来完成这项任务。长期以来，科学家一直难以在实验室中研究这些受体，因为它们主要存在于鼻腔神经元中，而这些神经元无法在体外长期培养。这使得确定哪种受体识别哪种气味分子变得非常困难，往往需要依赖动物实验，既不人道也不高效。

现在，瑞士香精香料公司Givaudan的研究团队取得突破。他们通过修改嗅觉受体末端的氨基酸结构（即C端结构域），成功让常用的人类胚胎肾细胞（HEK细胞）大量表达这些受体。这一技术使得科学家能在培养皿中直接测试气味分子与受体的反应，大大简化了研究过程。

研究团队测试了数百种天然气味分子，并分析了20种嗅觉受体的反应。他们发现，某些气味分子会高度特异地激活单一受体。例如，一种原本‘身份不明’的受体被确认能识别龙涎香中的关键成分——龙涎香素，这种物质来自抹香鲸肠道，是高端香水的重要原料。另有受体分别对木质香、广藿香及其合成替代品有反应。有趣的是，葡萄柚中两种结构不同的分子竟激活了同一个受体。

这些发现暗示，某些特定气味可能主要甚至完全由单一受体识别，这与长期主导嗅觉研究的‘组合编码’理论形成挑战。该理论认为，大脑通过多个受体协同激活形成的‘模式’来识别气味，提出者Linda Buck和Richard Axel因此获得2004年诺贝尔奖。新研究表明，嗅觉系统可能比想象中更‘专一’。

尽管如此，研究人员强调他们并非完全否定组合编码，而是指出某些气味感知可能更依赖少数甚至单一受体。其他专家认为这一技术是重大进步，有望加速新香料开发和气味机理研究。但也提醒结果还需验证，因并非所有受体都成功表达，部分重要香味如桉树和檀香仍未找到对应受体。此外，如何准确衡量人类对气味的主观感受也需更严谨的方法。总体而言，这项技术为嗅觉科学打开了新大门。