来自美国贝勒医学院（Baylor College of Medicine）Huffington老年研究中心（Huffington Center on Aging），新墨西哥州立大学（New Mexico State University），以及休斯顿大学生物化学系的研究人员在果蝇的研究中发现食物的嗅觉特征是调节生命长度的一个关键因素，而且嗅觉受体Or83b突变反而抗逆能力增强，寿命增加。这一研究将动物嗅觉与寿命联系了起来，为生命周期研究提出了一个新的思路。这一研究成果公布在2月1日的《Science》杂志上，一经公布就引起了各大媒体的关注。
在视、听、嗅、味及体觉五大特殊感觉当中，嗅觉是最不受重视的一项。如果让人选择可以割舍的感觉，嗅觉总是名列前茅，甚至还在味觉之前。但一般人却不一定知道，食物的香味有80%是由嗅觉所贡献，如果少了嗅觉，再美味的食物吃起来也将如同嚼蜡。
2004年的诺贝尔生理医学奖出乎意料的花落嗅觉研究领域，这也引发了科研工作者对嗅觉研究的关注，Science杂志一直以来都关注着这一领域，比如去年一篇Science的文章就公布了一篇科学家如何证明哺乳动物的嗅觉是立体化的假说的文章（见Science：证明原来大鼠也有“三维”嗅觉）。
在这篇文章中，研究人员提出了一个新的研究思路：嗅觉与寿命的关系。之前的研究表明大多数动物，包括啮齿类甚至可能灵长类在内，摄入的热量与寿命有一定的关系，即摄入的热量被严格限制时，寿命会更长。在这一研究结论的基础上，Sergiy Libert等人让受到严格热量监控的果蝇（Drosophila melanogaster）接触到酵母的味道——酵母是果蝇食物的主要组成。
研究发现与对照组相比，这些果蝇的寿命会缩短6%-18%。进一步利用嗅觉受体Or83b突变果蝇进行研究，这种突变果蝇有严重的嗅觉缺陷，结果发现这些果蝇改变了新陈代谢，抗逆能力增强，并且寿命也得到了延长。
这些研究结果说明嗅觉会通过营养来源的感觉查知能力（perceived availability）来影响果蝇的成熟生理以及寿命，而且这种嗅觉对寿命的调节能力是进化上保守的。 （生物通：张迪）
附：
跟随诺贝尔奖的脚步
在视、听、嗅、味及体觉五大特殊感觉当中，嗅觉是最不受重视的一项。如果让人选择可以割舍的感觉，嗅觉总是名列前茅，甚至还在味觉之前。但一般人却不一定知道，食物的香味有80%是由嗅觉所贡献，如果少了嗅觉，再美味的食物吃起来也将如同嚼蜡。
嗅觉感觉系统
生物体的感觉系统，属于神经系统的分支；任何感觉的产生，必须经过三个过程：（一）感觉接受器受到外来刺激兴奋而发出讯息；（二）讯息经传入神经送入大脑；（三）大脑对传入讯息进行整合及认知。
除了幻觉以外，这三者缺一不可。一般而言，最难研究也最难了解的，要属脑中枢的处理过程，然而对嗅觉来说，多年来连第一关兴奋的过程都没有定论，而且争议不断。长久以来，嗅觉与味觉都归类于化学感觉，那是因为这两种感觉是由一些化学分子所引发的。位于鼻腔粘膜嗅觉细胞上的特定受体，能够与引起嗅觉的气味分子（odorant）结合，是引起嗅觉的第一步。至于受体辨识气味分子的方式，一般相信类似钥匙与锁的关系，也就是嗅觉辨识的「形状理论」（shape theory），但是具体细节一直不为人所知。
2004年诺贝尔生理医学奖花落嗅觉研究
在人类各种功能的研究中，嗅觉研究是最滞后的研究领域。直到2004年的诺贝尔生理医学奖颁给了两位研究嗅觉的美国学者：纽约哥伦比亚大学（Columbia University in the City of New York）的艾克塞尔（Richard Axel, 1946-）及西雅图哈钦森
癌症研究中心(The Hutchinson Cancer Research Center)的芭珂（Linda Buck, 1947-）。这才引起了科学家们对嗅觉研究的兴趣。
他们俩是以分子生物学结合神经科学的方式进行嗅觉的研究，主要方法是利用视网膜上负责感光的受体视紫质（rhodopsin）做为嗅觉受体的蓝本——视紫质属于G蛋白耦合受体（G-protein coupled receptor，简称GPCR）家族。他们在已知的GPCR当中，选取了一段演化保留下来的共同区段作为模板，再从组成这段蛋白质的氨基酸序列往回推导出假想受体基因的核苷酸序列。然后以人工合成的这段核苷酸序列做为引子（primer），用当时刚发明不久的聚合酶链式反应（PCR），钓出大鼠嗅觉细胞里带有这段引子的核糖核酸，不断加以复制，然后再进一步进行纯化及定序。
进一步的研究
他们的后续研究发现，嗅觉粘膜上拥有数百万个嗅觉细胞，各自只表现一种嗅觉受体；同时，单一种气味分子，可以活化不只一种嗅觉受体。因此，任何一种嗅觉，都是由不同数量及组合的嗅觉细胞，受到不同程度的活化或抑制后，将讯息传入嗅觉中枢，再经过大脑译码下的产物，而非单纯一对一的关系。这一点，与视觉系统里利用三种对不同波长敏感的视觉受体，就能辨识变化多端的色彩世界，有异曲同工之妙。
位于嗅觉上皮中数以百万计的嗅觉细胞，属于神经系统里少数的双极神经元（bipolar neuron，仅有一个树突和一个轴突的神经元）。嗅觉细胞的树突端往下伸入鼻腔，接收吸入的气味分子；轴突端则向上穿过头骨，进入嗅球（olfactory bulb）。带有相同受体的嗅觉细胞轴突，会在嗅球当中汇集成同一个嗅小球（glomerulus），其汇聚的比例约为25,000比1；同时，每个嗅小球有25至50个来自僧帽细胞（mitral cell）的树突进驻。因此，嗅小球是嗅觉讯息的第一个整合中心。僧帽细胞将讯息进行区分及放大之后，其轴突形成嗅神经束（olfactory tract），传送至嗅觉皮质作进一步的处理。
但是在接收嗅觉信息的受体到底如何工作？与外界的关系又如何？依然难以下结论。
最近的研究进展
1. 去年美国佛罗里达州立大学戴碧·法多尔领导的研究小组培育出一种具有超凡嗅觉能力的转基因实验鼠。
转基因实验鼠的关键是蛋白质分子Kv1.3,它在动物体内用于神经通信，在同嗅觉相关的大脑区域能见到其踪迹。据Nature杂志网络版介绍，法多尔她们培育的实验鼠体内缺少Kv1.3蛋白。经过对它们进行的嗅觉能力测试，研究人员发现了转基因实验鼠的超级嗅觉能力。
实验中，令研究人员感到吃惊的是体内缺少Kv1.3蛋白却给实验鼠的嗅觉能力带来极大的益处。同正常实验鼠相比，它们嗅到隐藏了味道的食物（如黄油花生酱饼干）的速度要快1倍。有些东西（如薄荷油）在水里时，其气味会变得弱淡。然而，转基因实验鼠在察觉这类东西的气味方面表现出超强能力。
转基因实验鼠还能分辨出从化学上讲几乎相同的气味分子。法多尔表示，这表明它们比正常实验鼠具有更佳的识别气味的能力。北卡罗来纳公爵大学医学中心研究人员劳伦斯·卡兹认为，去掉体内的Kv1.3蛋白“有点像是调大了放大器的增益”，它改变了气味察觉的灵敏度。人类在识别气味方面存在着差异，如有时会将菠萝的气味误认为是香蕉的气味。此外，有些人（如孕妇）对气味特别敏感。法多尔认为这些也许都是Kv1.3蛋白在人体起作用。研究人员表示，法多尔她们的发现表明，如果能开发出改变人体中Kv1.3蛋白含量的药物，那么总有一天人类将有效地治疗嗅觉缺乏症。
该项研究有望帮助人类了解气味嗅觉生物学，并有朝一日让我们开启自身的嗅觉能力。
2. Neuron本周刊登了一篇文章，加利福尼亚大学圣地亚哥分校（the University of California, San Diego）Kevin Franks and Jeffry Isaacson通过对新生鼠的嗅觉研究，发现了NMDA受体与小鼠早期嗅觉活动的关系。
他们发现新生鼠早期的一些嗅觉活动会引起两种谷氨酸受体——NMDA与AMPA（属于侧脑室嗅束,lateral olfactory tract fibers）相对含量的改变。具体来说，他们发现小鼠发育早期的一些嗅觉活动会造成NMDA受体数目的减少，NMDA被认为对突触形态的可塑性以及长期形成的改变有重要影响；而另一种介导神经突触快速传递的受体——AMPA则会增多。研究者认为这种现象和“嗅觉印迹”（olfactory imprinting）有关，“嗅觉印迹”是指在哺乳动物早期发育过程中对物质气味形成的强烈印象。
Isaacson说“动物的这种嗅觉能力会副调控NMDA受体的数目变化”，在小鼠发育的最早期，有相当多神经突触到大脑皮层的信息活动被NMDA受体介导的传递过程加强，但是到了后期，小鼠有了一些嗅觉活动后，NMDA受体的数目就少了，因此很难再加强神经突触传递力度。
为了研究发育过程中突触蛋白的变化，研究者利用了小鼠嗅觉皮层的层式结构（the layered architecture），“这种层式手段是一种很好的研究模式。”弗吉尼亚大学（University of Virginia）Kurt Illig说，“作者挑选了不同类型的细胞进行刺激实验，分别研究其每一个皮层体外环境下神经反应的变化。NMDA受体数目的减少可能解释了早期嗅觉活动如何改变大脑皮层对特殊气味反应的机理。”
为了验证这一结果，研究人员堵住了新生小鼠的一个鼻孔，使之失去大脑一侧的嗅觉刺激，然后分别比较了每只动物大脑两侧。“这是一个非常不错的实验，因为嗅觉是所有感觉系统当中，唯一不需经过脊髓或间脑的转接，就可以直接投射至前脑的感觉系统”Isaacson说。
这一结果说明存在着一段感官神经突触高度可塑的时期，这一现象在视觉、听觉以及体觉感官系统中都有发现。这一阶段比较短，因为通过实验证明在幼鼠中失去嗅觉会引起NMDA受体的减少，但大约2个月的小鼠却不会如此。北卡罗莱纳大学（University of North Carolina）BenPhilpot说，“非常少的研究者会去研究嗅觉行为对嗅觉皮层的影响，这一研究表明你可以在早期通过改变嗅觉活动来改变大脑皮层的突触形成”。
作者：
2007-2-25