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庄寒异
信息来源:文汇报      编辑:李婷      作者:昕昕      发布时间:2011-06-17

  “牛”的理由
  
  80后的她,是上海最年轻的“东方学者”(上海高校特聘教授)、交大医学院最年轻的博导。她的研究就是两个字:“嗅觉”,这在国内外均是新兴领域。她在国际上首次报道了人类特异性嗅觉缺失的分子机制,此类“嗅觉”研究在军事反恐和农业领域的应用正受到学界关注。
  
  “你知道老鼠遇到狐狸会发生什么?当闻到狐狸的尿味时,按照现在流行的说法,小鼠就‘瞬间石化了’。”说到自己的研究领域,庄寒异眼睛放光,一副欢乐表情。
  
  这其实和她的最新研究成果相关:哺乳动物对硫醇类化合物的嗅觉感知机制是庄寒异的研究内容之一,她在国际上首次发现金属离子“辅助激活”嗅觉受体,验证了自上世纪70年代以来对嗅觉受体可能为金属蛋白的假说,此结果已申请国际专利。相比人类主要感觉中的视觉、听觉,嗅觉在国内外的研究都才起步,“80后”博导庄寒异和她的“气味实验室”就是少数探索者。
  
  探索嗅觉之谜

  
  庄寒异出生在上海,父母皆是医生,10岁那年随父母去美国。受家庭影响,她原本的理想是“寻找人类疾病的致病基因”,因此,当她获得生物和化学双学士学位后,直接申请了美国国立卫生研究院(NIH)的一年期助理研究员,参与寻找糖尿病的致病基因。
  
  一年后,她申请到杜克大学遗传学和基因组学硕博连读的机会,没想到上课第一天就遇到一件奇事——
  
  教授拿出一个小试管在实验室里让大家闻,奇怪的是:有人闻得出气味,有人闻不出;在闻得出气味的人中,有人觉得臭,也有人觉得很香。庄寒异就觉得那像香水味,又像妈妈的味道,让人闻着舒服。
  
  “实验室就七八个人,怎会有如此大的差异?”庄寒异被“嗅觉之谜”吸引住了。原本,人类的嗅觉缺失一般是因为神经变性疾病等多种因素引起的。而实验室的一幕属于特异性嗅觉缺失,即指一般意义上具有正常嗅觉功能的人,对某种特定分子嗅觉缺乏。教授拿来的气味名俗称“佛洛蒙”,在香水、化妆品等产业有所应用,民间认为这有“吸引异性”的作用,但其实在庄寒异的同事中已经证明人群中的喜好程度有极大差异。
  
  就读研究生期间,庄寒异有个重要发现:这种嗅觉差异其实是嗅觉受体的基因差异。庄寒异和她的团队成功找到了针对雄烯酮(佛洛蒙)的人类嗅觉受体:“OR7D4”。
  
  嗅觉受体类似于人体的“气味接收器”,人之所以能闻到气味,是因为有气味的物质“激活”了位于鼻子里嗅上皮中的嗅觉受体,嗅觉受体产生电信号,并把它传到大脑。人体约有400个基因“编译”不同的嗅觉受体,这占到人体总基因数的很大一部分。由于绝大多数气味是由多种气体分子组成,每种气体分子能“激活”相应的多个嗅觉受体,所以尽管嗅觉受体只有400多种,但是产生大量的组合后,人类就能辨识、记忆上万种不同的气味。
  
  对“OR7D4”的发现,是在世界上首次发现人类特异性嗅觉缺失的分子机制,也是有史以来第一次将分子层面的嗅觉受体和人类嗅觉感官直接联系在一起。此结果发表在《自然》上,还受到该杂志“MakingThePaper”专栏的特别介绍;同年,《基因组生物学》也发表了专门针对此文章的特别评论。包括路透社在内的媒体接连报道了这一发现。
  
  “实验狂人”
  
  国外专业期刊和大众媒体的报道,实际是国际社会对“嗅觉”研究认识度日益增高的佐证。而在国内,从事嗅觉研究的实验室还不多。2008年,当庄寒异拿到美国博士学位回到上海,旁人只觉惊怪:这个看起来清清爽爽的文静女孩,怎么喜欢和“臭味”打交道?庄寒异的实验室里,有世界各地的“气味”科学家给她寄来的各类气味:黄鼠狼的臭屁味儿、小鼠的尿味儿、还有“仁者见仁、智者见智”的佛洛蒙……
  
  科学兴趣使然,令她对以臭鸡蛋味著称的硫类气味有难以言状的亲切感。她品鉴这些“臭味”的方式,如同品鉴香水:取出气味试纸,在空中挥舞几下。由于怕挥发,闻的时间还不能太长,得马上放回塑胶袋,再投入冰箱里保存。
  
  尽管是个鼻子过敏者,稍有不慎,就喷嚏不止,可庄寒异还总是萌生一些“炮制气味”的疯狂举动。在研究生阶段,她就萌生过研究蚕宝宝嗅觉机制的想法。她在宿舍里养了一大筐蚕宝宝,观察它们在蛾子阶段通过“佛洛蒙”相互吸引,直到蚕宝宝结成了100多个茧。计划未成,但还好是单人宿舍,不然上百个飞蛾在屋里飞来飞去,肯定会吓着室友。
  
  她自言是“实验狂人”。“凡事都得自己动手做做看!”她说这是在文理学院养成的习惯,“四年所有考试只分‘通过’与‘不通过’,大部分时间就是动手做实验,观察科学现象。”由于对气味的兴趣,仅仅近3年,她的研究成果就颇为丰硕:发表SCI文章8篇,其中以第一作者和通讯作者身份发表4篇,总影响因子达到70。目前领衔五六个课题项目。
  
  研究不会“退化”
  
  2009年,庄寒异加盟交大医学院,一头扎进“气味实验室”。这是一个有趣的团队,尽管庄寒异是博士生导师,但她带领的4个博士生年龄分别比她小:4岁、3岁、2岁、1岁。这个年轻团队很快有了重要发现——不光在人类中,OR7D4的功能在各个灵长类物种中也大相径庭。他们比较黑猩猩、红猩猩、大猩猩、倭黑猩猩等对这种基因的反应强度,发现位于刚果、较原始的倭黑猩猩的OR7D4“活性最强”。这一发现发表在2009年的《美国科学院院报》上,并申请一项国际专利。美国知名科普网站“科学日报”还将此特异性嗅觉差异调侃为“找到了‘金刚’为什么无法吸引女主角的原因”。
  
  其实,这一发现的意义还在于通过嗅觉受体观察人类的进化特点,即鼠类和一些灵长类动物所谓的低等哺乳动物的嗅觉比人类“灵敏”,从进化角度来说,人类在在嗅觉方面却有些退化。“这或许和沟通渠道有关,人类的情感沟通方式很多元,嗅觉只是很小的一部分,但对于一些低等动物,嗅觉是交换情感的主要方式,它可以用来交配、也可以用来躲避天敌。”
  
  不仅在进化领域,近年来,嗅觉在医学人文关怀、农业以及反恐和军事方面的应用,正日益受到国外学界关注。比如在医学人文领域,这类研究有望提高嗅觉缺陷患者的生活质量,比如让那些因治疗损及嗅觉的患者恢复嗅觉;在农业领域,以雄烯酮为例,这可能是导致有人觉得猪肉有“异味”的原因之一——这种佛洛蒙主要用于异性吸引,种猪分泌较多,但个体对此气味接受程度差异极大;而在反恐领域,如果能从嗅觉受体的基因层面探测危险物品,显然探测灵敏度更高。
  
  正是因为有实际应用价值,庄寒异的成果不仅能申请到世界专利,其中嗅觉受体的异源表达技术还能授权给国外公司,实现成果转化。“随着生活质量不断提高,人们对嗅觉的探索会越来越深入。”庄寒异说。
  
  

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