鼻子的奥秘

（文 / 熊康）

在派屈克·聚斯金德的小说《香水》中，主人公让·巴普蒂斯特·格勒努耶是位嗅觉天才，他有着无人能比的神奇嗅觉，既用不着听也用不着看，而是通过气味来辨认人。此外，他还能蒸馏出诱人的香水，他制造的香水沁人心脾，还能直接决定人内心的倾慕和轻蔑、厌恶与喜爱、爱与恨等诸多情感。

当一定的气味出现时，人对于感觉、色彩、印象的零散记忆便会被大脑从潜意识中搜索出来。樟脑丸的气味会引发一个人对祖父母的回忆，烧毁的房子散发出的臭气会把人带回飞机轰炸的夜晚，床垫被烧焦、人们四散奔逃的画面在脑海中重现。好莱坞明星帕姆·格里尔曾说，一闻到中国线香的香味，昔日她与第一个情人篮球运动员阿卜杜勒·贾巴尔在一起的情形便会栩栩如生。这是因为，早已被遗忘的东西与嗅觉结合得如此紧密，以至于通过其他方式很难被人想起来。

嗅觉是一种与直觉密切相关的感觉。许多动物隔着一公里远就能嗅到渴望交配的同类所释放出的芳香物质，有的物种整个大脑体积的1/3都被用于嗅觉信息的加工。经过训练的狗能分辨药物及腐烂的尸体的气味，猪鼻和狗鼻还能帮助寻找松露(地下菌的一种，供调味用)。与动物一样，人与人之间的关系也没少被打上嗅觉的烙印。母亲通过气味来识别婴儿的连衫裤，不注重身体卫生的人大家都会敬而远之，连俗语都说：“口臭令人孤独。”

尽管嗅觉对人如此重要，但直到几年前，它仍是“感觉地图”上的一个空白点，科学界最多不过是对它的基本特征有所研究。90年代开始后，分子生物学家、遗传学家、神经学家和电脑专家们才着手利用现代技术来探测那个熟悉而又不为人深知的器官——鼻子，并逐渐弄清了气味是通过什么路径抵达大脑，并在那里得到鉴定、破译和储存的。

嗅觉研究进展得十分迅速，几百年来一直被视为较低级感官的鼻子如今已经可以在试验室里被仿造了。尽管目前的电子鼻技术(ENT)仍然不过是人鼻的蹩脚翻版，但它已经能够在许多领域得到应用。

目前设计最为精密的电子鼻是由英国制造的，它能探测到微生物散发的气味分子。在位于考文垂市的沃里克大学，ENT 先驱朱利安·卡德纳领导下的研究小组在试验室里培植了葡萄球菌和大肠杆菌。在试验用的玻璃盘上，作为单细胞生物的细菌迅速繁殖。研究人员在盘上安置了过滤器、注射插管和阀门，以便从细菌培养基上方的空气空间里提取分子样品。6个嗅觉传感器负责对提取到的样品进行气味分析。电脑储存了分析得出的数据，并将对细菌而言呈香型的气味分子滤出。

电子鼻首先必须接受训练，继而通过能力测试。在新近放置的培养基里，电子鼻几分钟内就能准确无误地嗅出全部的葡萄球菌，另外它对于大肠杆菌的分辨准确率亦达到92%。沃里克大学的研究人员选择这两类细菌作为研究对象并非出于偶然。它们在医学上极为常见，几乎对于颈部、鼻部和耳部的所有感染者难逃其咎。研究者想要藉此证明，虽然他们的电子鼻原本是为了检测啤酒的酿制水平而设计的，但它也可作为辅助诊断的仪器在医学领域广为应用。

当然，与人鼻的嗅觉功能相比，沃里克研究小组研制的电子鼻还微不足道。人鼻是大自然在感官方面的一个杰作，它高度敏感，功能繁多。人鼻中含有超过1000万个对气味感觉敏锐的神经原。这些神经原挤在鼻腔顶部约5平方厘米大的黏膜上。在每个神经细胞的末梢，有10到20个在显微镜下才看得见的纤细的触角朝鼻腔伸展着，每个触角上都配备了1种类型的受体，这些受体与单个的气味分子相连通。

人在进化过程中逐渐地用不着去嗅邻近地面的气味了，但与此同时，人鼻的灵敏度相对于许多动物的超级嗅觉系统却也滞后了。狗鼻中含有约1.2亿个感觉细胞，这些细胞能够区分100万个各种类型的气味分子，而且这些气味分子在空气中的浓度极低，每升空气中仅有不多的几个。

但与人体其他感官相比，人鼻的这种传感器系统仍具有显而易见的高灵敏度。眼睛在分辨色彩时有3种类型的受体就够用了，它们分别负责分辨蓝光、红光和绿光。大脑视觉中心由此便可组合出几千种差别细微的色彩来。人对味觉的感知能力也相对简单。位于舌头和口腔的芽状物总共被设置了5种味觉：甜、酸、咸、苦以及那种可以开胃的作料谷氨酸盐。

设置在视网膜和舌头上的生物传感器由不超过8个的基因掌管。纽约哥伦比亚大学的分子生物学家理查德·阿克瑟尔却发现，鼻子里竟有大约1000个受体在恪尽职守，每个受体都由一个专门的基因负责。照此看来，人体遗传特征的1/100仅仅是为那些位于鼻腔内的触角之上、能够粘合芳香物质的蛋白质所准备的。迄今为止，没有哪个已知的基因家庭比主管鼻腔的基因更具规模的了。

这种遗传特征上的强大配置恰恰说明了嗅觉的巨大作用。没了它味觉将孤掌难鸣。不管是美食家还是嗜好汉堡包的人，他们对任何一样吃食的味觉判断都得由鼻黏膜作出。每当一块巧克力奶油冻在嘴里溶化，每当一口香槟带着泡沫被吞咽下去，气味分子也随即穿过“烟囱”升入鼻腔。

要是有谁嗅觉失灵或彻底丧失，那他可就苦不堪言了。瑞典诗人奥古斯特·斯特林堡就曾经历过这样一段倒霉的日子：“我不知道自己怎么了，不管什么东西都透着一股芹菜味。”

相反，充满欢乐的世界却对嗅觉灵敏的人敞开着大门。斯特林堡的同行马塞尔·普罗斯特就曾描述过，玛德琳饼干外加一杯咖啡的香味是如何把“逝去的日子”魔术般地变了回来。在哥伦比亚诗王马奎兹的小说中，主角乌比诺医生享受着自己有着隐蔽花园气味的尿液所带来的片刻欢娱，连尿都变得高贵起来。

嗅觉的功用还体现在对复杂的香气的分析上。为了识别巧克力的香气，必须从香雾中“打捞”出500个构成香味的化学信号，识别咖啡的香气需要670个化学信号，识别上好的红酒则需700个。专家估计，人的嗅觉器官可以分辨10000种特色各异的气味。

与这种非凡功能形成鲜明对照的是，人在试着描述这些气味时却显得手足无措。关于声音和色彩都存在可以测定的标准值，而气味则更多是与个人的独特记忆和情感相联系。

荷兰乌特勒支大学的仪器可以测试单个鼻孔对气味的感知能力  

长时间以来，香水制造行业一直在借助气体色谱法和质谱仪，在试验室里分析各种天然的气味。这样一来，气味分子的构造人都能够被确定，然后运用化学方法被仿造。

嗅觉专家指出，高技术的产物电子鼻还没有达到让人鼻“失业”的水平。因为，只有人鼻在空气被稀释成1升仅重10亿分之一克的时候，仍能嗅出气味的成分。正是空气中为数不多的那几个分子賦予了一种新气味与众不同的特点。

然而人鼻的接收能力毕竟是有限的。德国弗劳恩霍夫食品技术与包装研究院分辨气味的专家克劳斯·里伯林格说：“假如各种各样的气味同时朝着鼻子袭来，嗅觉在短时间内就会变得不再敏感了。”气味专家们需要时间来恢复嗅觉，这就使得对气味的评定工作变得价格不菲了。

鼻子施展威力的领域主要在于食品制造业、制药、环保以及与色彩相关的行业。如今，它的工作领地正日益面临人造鼻的竞争。目前仅有欧洲和日本境内为数不多的厂家生产的电子鼻达到了投放市场的水平。所有电子鼻的核心器件均是一个由各类传感器构成的系统，这些传感器按照其灵敏性的不同被选来检测特定的气味分子。电子鼻的触角由氧化物、聚合物、石英晶体、玻璃纤维或双金属制成，传感器位于触角之上，能够分辨经过特殊预加工的香雾所散发出的气味分子。在分子检测过程中，传感器在传导性、电磁波、颜色或形状方面的细微变化都将被记录下来，记录下的数值形成了一定的信号模式，体现出不同的气味类型。在电脑控制的神经原网络辅助下，这些模式可以得到重新确认。

ENT开发者们一致认为，市场对于电子鼻存在巨大的需求。电子鼻在食品工业领域可以用来检测蔬菜、奶酪、鱼、肉或面包等是否变质，还可在环境检测、垃圾存放和化学工业领域发挥作用。沃里克大学的研究人员进一步拓宽了电子鼻的应用范围。他们研制的一种新型电子鼻能够诊断出奶牛体内的早期酮病(体内酮体生成过多)。这种病的后果相当严重，患病的奶牛呼吸道内出现丙酮，食欲减退，身体变瘦，产奶量下降，最后只得被宰掉。人也会患上类似的病。糖尿病患者的呼吸道内也可发现丙酮的痕迹，如果发现得早便可得到更有效的治疗，电子鼻在这方面或许会有所作为。至于人鼻在香水、香料、酒类制造行业的作用能否被电子鼻取代，目前尚没有人敢于妄言，毕竟人鼻还不到退役的时候。 嗅觉失灵电子鼻