揭秘鼻子辨別氣味

詩人王冕在詠梅的佳作中曾寫道：“冰雪林中著此身，不同桃李混芳塵，忽然一夜清香發，散作乾坤萬裏春。”在此，我們不是要研究此詩寫得如何高超絕妙，而是要探索人是怎樣聞到梅花所散發出的誘人的清香的。

我們知道，人人都長有一個鼻子。鼻子不僅用於呼吸，還能辨別各種氣味：不論是撲鼻的梅花清香，還是臭不可聞的硫化氫刺激，鼻子都能靈敏地感覺出來。

談到嗅覺，雖然我們能夠辨別香、臭、甜、酸、苦、辣、黴……各種氣味，但在動物界，人的嗅覺並不算太高明；蒼蠅與狗的嗅覺都相當靈敏，要比人強許多倍。蒼蠅能在幾千米外嗅到極為微弱的氣味，有靈敏嗅覺的警犬可以在公安、軍事、救護等方麵充當“偵察兵”。

那麽，人和動物究竟為什麽能聞到各種氣味?氣味與化學有什麽聯係?蒼蠅和狗的鼻子為什麽比人的鼻子還靈?這些問題，長期以來使人感到迷惑不解。雖然有許多人對此進行過研究，他提出過許多學說來解釋，但至今仍是謎底深深。

很早以前，聰慧的古希臘哲人們曾對嗅覺做過解釋，認為鼻子裏存在有網眼的黏膜，氣體分子隻要能鑽進去，人就可以感到氣味。顯然，這隻是一種主觀想像，沒有任何事實作依據。

不過，上述假想似乎在以後人們研究蒼蠅的嗅覺中得到了些證明。科學家在解剖蒼蠅的嗅覺器官時，發現其嗅覺細胞的細胞膜有著滲透離子的功能。此膜很薄很薄，膜內裹有鉀離子，膜外有鈉離子，這樣可以形成微弱的電位差。當此膜受到外界氣味刺激時，膜就自動破裂，並產生微弱的電流信號，使蒼蠅能立即嗅到氣味。然而，對於哪些物質能引起電流信號，又是怎樣引起電流信號的，則不清楚。

經過長期的研究，人們發現，對物質的氣味辨別，不僅與嗅覺器官有關，也與物質的化學組成、化學結構、溶解狀況、分子量的大小等有關。例如，由碳、氫、氧3種元素組成的有機酸，分子中一般都含有叫做“羧基”的基因，所以一般都有酸味，如醋酸、檸檬酸等；酯類物質一般都具有濃鬱的香味，如乙酸異戊酯有香蕉味，異戊酸異戊酯有蘋果香味……也就是說，氣味是由化學物質微粒造成的，它能在空氣中散發飄逸。

進入20世紀後，蘇格蘭的科學家蒙克裏夫把嗅覺器官的結構和氣體分子的結構結合起來，來認識嗅覺問題，並於1949年提出了一種氣體立體化學理論。所謂立體化學是指物質分子在空間都有一定的形狀，例如常見的甲烷分子是正四麵體。分子形狀如同我們常見的物體那樣，多種多樣，千姿百態，有球形、船形、椅形等。

氣體立體化學理論認為，在人和動物的鼻子中有感覺靈敏的鼻竇，在鼻竇的細胞中有專門接受外界氣體分子的受體，受體也是一種分子。隻有當外界氣體分子和鼻竇受體分子像模具和模型那樣相互吻合、並發生生理反應時，產生的信號刺激大腦，才能使人聞到氣味；如果外界氣體分子和鼻竇受體分子不吻合、不反應，人就聞不到氣味。例如，樟腦分子是球形，而鼻子中受體分子是碗形，兩者吻合，所以人才能聞到樟腦味。後來，英國的阿爾莫對此理論做了進一步完善，提出了一個較為完整的嗅覺化學機製，但兩者大同小異，觀點基本相同。

不過，這種理論也遇到了一些新的挑戰。例如，有的化學物質結構不同，卻有相同氣味；有的物質結構非常相似，卻具有不同的氣味；也有的一種物質卻具有兩種氣味……這些問題用上述理論都難以解釋。

現在，人類對嗅覺的認識在步步深入，也在步步逼近真理，但還有許多問題至今仍不清楚。例如：

1．鼻子依靠什麽物質將氣味信息傳人大腦?這些物質又是怎樣工作的?

2．有的科學家還發現，氣味不僅與分子的形狀有關，而且還與分子電荷有關，嗅覺的真實機理究竟是什麽?

3．科學實驗已經證明，氣味與人的記憶和情緒密切相關，例如熏衣草味能使人興奮，薄荷香味能使人消除疲勞，這又是為什麽?

有的化學家說得好：“氣味是精神的調節劑，”“香味是瓶裝的心理學。”一門新科學——香味學，正在悄然興起。但願“香味學”能像王冕的詩描寫的那樣，早日“散作乾坤萬裏春”。