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本届诺贝尔生理学或医学奖成果解读


http://www.sina.com.cn 2004年10月04日22:49 新华网

  独特的花香会唤起一个人久远的美好回忆,但一种难闻的气味也会让人对某种食物避之唯恐不及。嗅觉不仅让人的感受更加细致入微,而且对很多动物感知周围环境、以至于更好地生存也起着重要作用。

  在人类诸种感觉中,嗅觉产生机理一直是最难解开的谜团之一。人能够分辨和记忆约1万种不同的气味,但人具有这种能力的基本原理是什么?2004年度诺贝尔生理学或医学奖 获奖者、美国科学家理查德·阿克塞尔和琳达·巴克,通过自己开拓性的工作找到了解开这一谜底的钥匙,清楚地阐明了人类嗅觉系统的工作方式。

  两位科学家的研究揭示,有气味的物质会首先与气味受体结合,这些气味受体位于鼻上皮的气味受体细胞中。气味受体被气味分子激活后,气味受体细胞就会产生电信号,这些信号随后被传输到大脑的嗅球的微小区域中,并进而传至大脑其他区域,结合成特定模式。由此,人就能有意识地感受到比如茉莉花的香味,并在另一个时候想起这种气味。

  阿克塞尔和巴克发现,人体约有1000个基因用来编码气味受体细胞膜上的不同气味受体,这占人体基因总数的约3%。他们的研究显示,人的嗅觉系统具有高度“专业化”的特征。比如,每个气味受体细胞仅表达出一种气味受体基因,气味受体细胞的种类与气味受体完全相同。气味受体细胞会将神经信号传递至大脑嗅球中被称为“嗅小球”的微小结构。人的大脑中约有2000个“嗅小球”,数量是气味受体细胞种类的2倍。“嗅小球”也非常的“专业化”,携带相同受体的气味受体细胞会将神经信号传递到相应的“嗅小球”中,也就是说,来自具有相同受体的细胞的信息会在相同的“嗅小球”中集中。嗅小球随后又会激活被称为僧帽细胞的神经细胞,每个“嗅小球”只激活一个僧帽细胞,使人的嗅觉系统中信息传输的“专业性”仍得到保持。僧帽细胞然后将信息传输到大脑其他部分。结果,来自不同类型气味受体的信息组合成与特定气味相对应的模式,大脑最终有意识地感知到特定的气味。

  两位科学家在研究中发现,每个气味受体细胞会对有限的几种相关分子作出反应。绝大多数气味都是由多种气体分子组成的,其中每种气体分子会激活相应的多个气味受体,并会通过“嗅小球”和大脑其他区域的信号传递而组合成一定的气味模式。尽管气味受体只有约1000种,但它们可以产生大量的组合,形成大量的气味模式,这也就是人们能够辨别和记忆约1万种不同气味的基础。

  阿克塞尔和巴克所发现的嗅觉系统组织原理,对研究人体其他感觉系统也具有价值。例如,他们发现,鼻上皮其他区域还存在能够检测信息素的受体,这些受体与气味受体存在相似。另外,科学家们还发现,舌头味蕾中也存在与气味受体类似的受体。新华社记者毛磊 张小军 谢培

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