什麼?便便和花的氣味來自同一種東西?

2020-12-13 北京科學中心

近日,網上流傳著一個有趣的觀點:惡臭的便便和芬芳的茉莉花的氣味竟然來自同種物質——吲哚,因而推測如果把便便的味道稀釋成千上萬倍就是茉莉花的香味,這是真的嗎?

當然不是!便便的味道再怎麼稀釋也絕不會變成茉莉花香,因為這兩種氣味包含的物質並不僅僅是吲哚。但有趣的是,純吲哚在不同的濃度下,的確聞起來時香時臭。同一種物質為什麼會對人的嗅覺感受有如此強大的差異呢?

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人體嗅覺的工作方式

想要知道為什麼一種物質能夠既臭又香,首先我們來了解一下人類嗅覺的工作方式。當一個氣味分子進入鼻腔後,會與嗅覺細胞上的嗅覺受體結合。

每種氣味分子都包含許多不同構面,可以與有著對應形狀構面的嗅覺受體結合。想像一下,我們的手掌就像是一個含有多種構面的氣味分子,手腕可以戴上手鐲,手指則可以戴上戒指,構造不同的部位結合需要不同的構面。

但這種對應卻並不是一成不變的,一個氣味分子也可以被多個嗅覺受體識別。就像戒指可以戴到大拇指,也可以戴到小拇指上,一個嗅覺受體也可以識別多個氣味分子。當一個氣味分子與某個嗅覺受體成功對接上,這個嗅覺受體就被激活了,隨後會產生相應的神經訊號。

嗅覺的神經訊號經由嗅覺受體、嗅覺皮層、嗅小球層層傳遞至我們的大腦,最後抵達大腦的情緒中心——杏仁核,大腦處理起這種訊號時,還會與當時得到的其他感受緊密相連。

人的五感——視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺會綜合起來形成人對一個物質的意識,因此人類對氣味的感覺不會總保持絕對客觀,比如有時候看到大便,即使沒有聞到臭味,也會覺得臭臭的。

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為什麼一個物質會擁有不同味道?

當一大波氣體分子襲來時,嗅覺受體們需要組隊工作來完成識別任務。人體中能正常工作的嗅覺受體雖然不超過400個,但由於一個氣味分子可能被多個嗅覺受體識別,一個嗅覺受體也可以識別多個氣味分子,而通過千變萬化的組合識別模式,人類大約可以分辨出1萬億種不同的氣味

就好像日常生活中的車牌,僅僅用10個數字、24個字母加上34個漢字就給中國上億輛機動車一一編號。

嗅覺受體們除了組隊工作提高分辨效率,對不同氣體分子的感受靈敏度也不同。例如下圖中,嗅小球面對X分子與Y分子所激活的是一模一樣的兩個嗅覺受體,激活程度則由顏色的深淺表示強弱,顯然,X分子比Y分子帶來了更強烈的神經訊號,大腦依靠神經訊號的強弱差就可以分辨這兩個分子。

吲哚有時聞起來像花,有時又聞起來像便便,正是因為自身濃度的差別會觸發嗅覺受體們不同的識別模式。嗅覺受體在高濃度的吲哚與低濃度的吲哚面前,組合工作的嗅覺受體是不同的,選中的嗅覺受體對氣味分子的靈敏度也不盡相同,隨之傳遞給腦的神經信息當然也就完全不同了。

其實,任何一個物質都不僅僅有兩種味道,可以說每個濃度都有自己的味道,只是香和臭反差最大,更容易被我們意識到而已。

那麼,既然吲哚可以擁有兩種截然不同的味道,便便為什麼就不行呢?因為便便的臭味並不是由純吲哚構成的,糞臭素、碳化氫、胺、乙酸、丁酸等物質都參與其中,這種複雜的組成很難找到一個適合所有物質的稀釋度。

它們的濃度還會隨時受到人體未消化的食物殘基、未吸收的胺基酸、死亡的細菌和細胞碎片量的影響,可以說每個便便都是「獨一無二」的,同理,茉莉花花香也是由好多不同的氣味分子複合而成,無論是濃縮還是稀釋,這兩種氣味都難以畫上等號。

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吲哚並不是唯一的「兩面派」

人類嗅覺器官的工作方式可以說明為何有些物質在不同濃度時,聞起來的氣味不同。吲哚只是帶頭「中槍」的一員,其實許多物質都有香、臭兩個極端。

例如組成便便氣味的另一個成員——臭糞素,它能臭到什麼程度呢?美國軍方甚至選擇高濃度的糞臭素,製成了一種非致命性武器,被這種武器攻擊的人會立刻頭疼噁心,嘔吐不止。然而,重點來了!極低濃度的糞臭素有一種花香味,可以用於橙花、茉莉、印度棗等香精、香料的調製。

臭屁氣味的主要貢獻者是二甲基三硫和硫醇,但是你知道嗎?二甲基三硫是食品中用來調肉香味的香精,低濃度的硫醇也可以用作香水調香。

看到這裡,你是否開始「 懷疑人生 」了?其實香和臭並不矛盾,不同濃度的同種物質,在嗅覺受體的世界中本身就是完全不同的存在,我們的嗅覺感官真的很奇妙,只是人受限於自己的認知產生了誤解罷了。

這是我們「健康對對碰」板塊的第34篇文章,更多精彩,歡迎關注「數字北京科學中心」!

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