受试者cDa29——众所周知却又匿名——居住在英格兰北部某处。你几乎可以看到它：泥炭堆和古老的纺织厂；石灰岩和草皮废墟，在那里，在神圣的召唤下，哈德良标志着罗马帝国最北端的边界。但即使你在那里，你也不会像cDa29那样看到它。这是因为cDa29是四色视觉：当大多数人将他们的世界视为红、绿、蓝三种颜色的混合时，cDa29看到的是四种颜色。对于三色视觉的人来说，那个世界可能难以想象，但是你的嗅觉可以让你进入一个更加丰富的世界，它不是用四种颜色来描绘，而是用 400 种颜色。你几乎可以闻到它：泥炭、工厂、草皮。
你的感官是如何构建这些世界的？它们从感官“受体”开始，这些受体位于细胞表面，并被特定刺激激活。就视觉而言，你的视网膜中有三种颜色感光受体——被红光、绿光或蓝光激活。通过将这些受体分开——使得两个感光受体不会在同一个细胞中同时出现——你的视网膜可以跟踪颜色来自哪里。作为一个反例，你的舌头上有几十个“苦味受体”，但每个苦味细胞都包含其中几个。这种安排使你能够检测到许多不同的苦味化合物，但它无助于你区分它们。正如这些例子所说明的那样，你必须能够检测到各种各样的刺激，并且能够在这些刺激之间进行区分——通常，你的感官在这两个目标之间取得平衡。
你的嗅觉一直以来都是浪漫的，它抛开了平衡的建议，并针对检测和区分进行了优化。你鼻子中的嗅觉神经元进化出约400 个气味受体，并且每个神经元仅包含一个。受体被调整为检测一些基本的气味：一些检测天竺葵花瓣或松针，而另一些则检测腐烂的副产品。为了组织所有这些信息，你的嗅觉神经元会连接到你大脑嗅球上的“嗅觉地图”。嗅觉神经元是少数几种在你的整个生命中都会诞生的神经元类型之一，并且你鼻子中每天新生的约 10,000 个这样的神经元随后会连接到你大脑中的嗅觉地图。
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令人难以置信的是，所有包含给定气味受体的神经元都会连接到地图上的相同位置，因此你嗅球的每一半都有 400 个不同的区域。给定气味开启的区域组合使其看起来独一无二。这个事实可能就是为什么气味如此令人回味：那杯葡萄酒让你想起刚打开的一罐网球，因为罐子里面的东西也存在于葡萄酒中。
尽管这张由 400 个区域组成的地图对于建立我们的嗅觉至关重要，但它究竟是如何形成的仍然是个谜——这并不是因为缺乏尝试。我们早就知道有几个基因参与了地图的构建。就像街机玩具起重机上的操纵杆一样，当这些基因被激活和解除激活时，它们会帮助引导嗅觉神经元连接到它们珍贵的目标。但这并没有回答 400 种类型的嗅觉神经元如何以 400 种不同的方式操作这些基因的问题——可靠地交付 400 个奖品。正如通常的情况一样，答案就在我们眼皮底下：正是气味受体本身引导了嗅觉地图的构建。但它们不是通过闻气味到达那里的。
相反，根据最近在《科学》杂志上发表的一项研究，是气味受体没有闻到的东西在引导它们。想象一下你被蒙上眼睛，手放在玩具起重机的操纵杆上，你的朋友正准备给你指示。当你等待时，你摇晃着脚或颤抖着，移动起重机。指示永远不会到来，当你的时间用完时，起重机的爪子掉落，取回了一个毛绒桃子。然后你对你的朋友使用了同样的技巧，只是他或她自己微小的颤抖模式将爪子移动到了其他地方，它取回了一个毛绒西瓜。驱动起重机的不是你们两个听到的东西；而是你们自己的内部噪声。
似乎这就是气味受体所采用的过程。通过对小鼠进行研究（小鼠具有 1,000 多个气味受体），该研究的作者表明，每个受体在没有气味的情况下都会产生特定类型的电噪声。这可能意味着在长时间停顿之间短时爆发；也可能意味着在特定的间隔中发射。然后，这些噪声事件会精确地控制一组基因，这些基因会指导嗅觉神经元的生长，因为它会连接到嗅觉地图。因为具有相同气味受体的两个神经元将经历非常相似的噪声，所以它们最终会连接到同一位置。并且因为你的 400 个受体都是不同的——即使只是略有不同——它们产生的噪声也不同，导致它们连接到不同的位置。最终结果是一个 400 个位置的地图，其功能类似于“巴别塔图书馆”的调香师管风琴。
这些发现为进一步的工作开辟了许多途径。例如，我们不了解嘈杂的电活动如何如此精确地控制参与神经元连接的基因的活动。通过了解该过程，科学家们可能会学会利用它。例如，我们或许能够使用某些类型的噪声——例如与神经系统疾病或损伤相关的噪声——来驱动生物标志物的产生，甚至激活修复途径。这项工作也可能帮助我们了解嗅觉疾病的病因和进展。许多人认为他们的嗅觉是一种“辅助”或“休闲”感官，但是嗅觉缺陷很普遍——影响了 1% 到 2% 的北美洲人——并给健康和福祉带来了严重的挑战。最后，虽然我们从 19 世纪中期就知道人类可以看到和看不到什么，但我们仍然不知道如何预测我们可以或不能闻到什么。这一发现使我们离了解这一知识更近了一步。
完全了解我们的鼻子能够检测到什么会让我们失去气味似乎带来的乐趣和魔力吗？不要指望它。将故事带回英格兰北部，让气味如此迷人的很大一部分原因是，虽然我们大多数人看到的世界看起来都一样，但对于我们闻到的 400 色世界来说，这种情况很少见。尽管我们可能尽力相互传达我们丰富的嗅觉世界，但就像维多利亚时代的调香师冷榨鲜花一样，我们所能期望的最好的结果就是一种令人愉悦的提取物。