这个周末，孩子们将带着枕套和塑料南瓜，收获数百万磅万圣节糖果，这些糖果散发出熟悉的香味，如巧克力、花生酱和奢华、独特诱人的焦糖香味。直到最近，科学家们还不知道人类是如何精确地处理这种浓郁的黄油香味的。但现在，一项发表在Journal of Agricultural and Food Chemistry上的新研究指出了负责检测它的特定传感器，称为嗅觉受体。
卡塔尔Sidra Medicine的神经遗传学家路易斯·萨拉瓦（Luis Saraiva）没有参与这项新研究，他说研究估计人类可以区分10,000到一万亿种不同的气味分子，科学家们将这些气味分子命名为具有气味的空气传播化学物质。如此精细的区分是通过鼻子上方称为嗅觉神经元的特殊脑细胞发生的，这些神经元一直穿过头骨上的微小孔洞，直接进入大脑。当吸入的气味分子与神经元相应的嗅觉受体结合时，神经元就会放电，大脑会将其与气味或感知到的气味相匹配。“你闻到一种分子，”萨拉瓦说，“然后你会说，‘哦，这闻起来像薄荷，或者像焦糖。’”
每个嗅觉神经元都使用大约400种不同类型的嗅觉受体来感知分子，而鼻子中激活的这些神经元的各种组合使我们能够区分各种不同的气味——并知道孩子们何时在睡前偷吃糖果。
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但是，确切知道每个受体识别哪种化学物质并非易事。慕尼黑工业大学的分子细胞生物学家、主要作者迪特玛尔·克劳特伍斯特（Dietmar Krautwurst）解释说，科学家们还无法仅从分子的形状来预测化学物质的气味。例如，负责焦糖香味的化学物质呋喃酚也被描述为闻起来像草莓或棉花糖。但克劳特伍斯特说，化学结构的微小调整使其可以被不同的受体识别，从而产生一种浓郁的草本香味。
克劳特伍斯特的团队用特殊的细胞进行了实验，这些细胞经过基因工程改造，当它们的嗅觉受体识别到气味分子时会发光。在测试了所有人类嗅觉受体（以及大约200种最常见的基因变异）后，只有带有称为OR5M3受体的细胞在暴露于呋喃酚时发光；这表明它是负责处理焦糖气味的受体。研究人员还证实了另一个团队的发现，即另一种名为OR8D1的受体识别呋喃酚的草本表亲，即化学物质索托隆。
“能够识别受体确实需要做很多工作，”马萨诸塞大学阿默斯特分校的感官科学家阿丽莎·诺尔登（Alissa Nolden）说，她没有参与这项研究。呋喃酚和索托隆是食品工业中重要的天然香料，克劳特伍斯特指出，尽管获得原材料的途径不断变化且不可预测，但食品工业一直在努力保持产品的一致性。诺尔登补充说，消费者对更天然成分的需求不断增长，也促使公司寻找新的方法来重现熟悉的风味。这些风味既取决于食物的味道，也取决于食物的气味。
克劳特伍斯特说，通过识别这些以及最终其他气味分子的嗅觉受体，研究人员可以更好地了解气味分子如何与受体结合——然后能够预测新设计或发现的气味分子如何与受体相互作用，从而确定它们将触发的气味。
克劳特伍斯特补充说，知道哪些气味受体检测到某些气味还可以帮助食品科学家比目前的人类感官专家更客观地评估产品。例如，分离出的OR8D1受体可以帮助检测陈年啤酒和一些软饮料中少量的索托隆，索托隆有时会导致令人不快的“异味”。
尽管这一发现似乎与食品工业最相关，但它也突显了科学家们对我们至关重要的嗅觉知之甚少。检测和理解气味对于早期人类寻找食物或避免危险情况（如火灾或腐肉）非常重要。但萨拉瓦说，如今，许多人忽视了嗅觉的重要性，并且经常将其降级为比其他任何东西都更具审美意义的东西。
诺尔登说，现在COVID-19暂时剥夺了许多人的这种感觉，人们正在意识到无法闻到气味是多么地改变生活——不仅是他们的食物，还有他们周围的人。“闻到你的宝宝，闻到你的孩子，闻到你的伴侣，”她说，“对于气味来说，这些是非常亲密的感觉，而你不再拥有它们。”
萨拉瓦说，进化“不会仅仅为了拥有美好的事物而投入数百万年。“它必须是必需品。”