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“東方學者”(上海高校特聘教授)、交大醫學院最年輕的博導。她的研究就是兩個字：“嗅覺”，這在國內外均是新興領域。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業領域的應用正受到學界關注。

　　“你知道老鼠遇到狐貍會發生什么?當聞到狐貍的尿味時，按照現在流行的說法，小鼠就‘瞬間石化了’。”說到自己的研究領域，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：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容之一，她在國際上首次發現金屬離子“輔助激活”嗅覺受體，驗證了自上世紀70年代以來對嗅覺受體可能為金屬蛋白的假說，此結果已申請國際專利。相比人類主要感覺中的視覺、聽覺，嗅覺在國內外的研究都才起步，“80后”博導莊寒異和她的“氣味實驗室”就是少數探索者。

　　探索嗅覺之謎

　　莊寒異出生在上海，父母皆是醫生，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，當她獲得生物和化學雙學士學位后，直接申請了美國國立衛生研究院(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，她申請到杜克大學遺傳學和基因組學碩博連讀的機會，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、化妝品等產業有所應用，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，莊寒異有個重要發現：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“激活”了位于鼻子里嗅上皮中的嗅覺受體，嗅覺受體產生電信號，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的很大一部分。由于絕大多數氣味是由多種氣體分子組成，每種氣體分子能“激活”相應的多個嗅覺受體，所以盡管嗅覺受體只有400多種，但是產生大量的組合后，人類就能辨識、記憶上萬種不同的氣味。

　　對“OR7D4”的發現，是在世界上首次發現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系在一起。此結果發表在《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》也發表了專門針對此文章的特別評論。包括路透社在內的媒體接連報道了這一發現。

　　“實驗狂人”

　　國外專業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，從事嗅覺研究的實驗室還不多。2008年，當莊寒異拿到美國博士學位回到上海，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。由于怕揮發，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!”她說這是在文理學院養成的習慣，“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，觀察科學現象。”由于對氣味的興趣，僅僅近3年，她的研究成果就頗為豐碩：發表SCI文章8篇，其中以第一作者和通訊作者身份發表4篇，總影響因子達到70。目前領銜五六個課題項目。

　　研究不會“退化”

　　2009年，莊寒異加盟交大醫學院，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師，但她帶領的4個博士生年齡分別比她小：4歲、3歲、2歲、1歲。這個年輕團隊很快有了重要發現——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強度，發現位于剛果、較原始的倭黑猩猩的OR7D4“活性最強”。這一發現發表在2009年的《美國科學院院報》上，并申請一項國際專利。美國知名科普網站“科學日報”還將此特異性嗅覺差異調侃為“找到了‘金剛’為什么無法吸引女主角的原因”。

　　其實，這一發現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。“這或許和溝通渠道有關，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。”

　　不僅在進化領域，近年來，嗅覺在醫學人文關懷、農業以及反恐和軍事方面的應用，正日益受到國外學界關注。比如在醫學人文領域，這類研究有望提高嗅覺缺陷患者的生活質量，比如讓那些因治療損及嗅覺的患者恢復嗅覺;在農業領域，以雄烯酮為例，這可能是導致有人覺得豬肉有“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;而在反恐領域，如果能從嗅覺受體的基因層面探測危險物品，顯然探測靈敏度更高。

　　正是因為有實際應用價值，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還能授權給國外公司，實現成果轉化。“隨著生活質量不斷提高，人們對嗅覺的探索會越來越深入。”莊寒異說。