互动科普

“第六感”的气味

撰文 黛博拉·布莱姆（Deborah Blum） 翻译 杜玉凤 张健旭

玛莎·麦克林托克（Matha Mcclintock）从事这项科学研究源于年轻时的一个突发奇想。她回忆起那个时候甚至还觉得有点荒谬可笑。1968年夏天，作为韦尔斯利学院的学生, 她参加了缅因州杰克逊实验室的一个研讨会。在一次午餐会上，一些著名的研究人员说到老鼠排卵期似乎会同步。20岁的麦克林托克恰巧坐在旁边，她大声回应道：“难道你们不知道，女人也是如此啊。”

“我现在记不清确切的话了，” 麦克林托克愉快而放松地坐在芝加哥大学装备很好的实验室里说，“但每个人都转过身来盯着我。”很容易想象她在那次午餐会上的样子，同样是直视着别人的眼睛，同样友好的面容和蓬松的头发。可她没有引起午餐会成员们特别的注意，这一切提醒她，当时她还不十分清楚自己在说些什么。

麦克林托克非常勇敢，她向参加研讨会的一些研究生提出了同样问题。他们打赌说，她找不出数据来支持这个观点。麦克林托克返回韦尔斯利学院后，同她的本科生指导老师帕特丽夏·辛普森（Patrica Simpson）讨论了这件事。辛普森把问题扔回给她，让她做研究来证明自己是对还是错。

三年后，已是研究生的麦克林托克在《自然》杂志上发表了一篇两页的文章，题目是《月经周期同步与抑制》。文章详细说明了一个相当神奇的效应，是通过对韦尔斯利学院住宿的135位学生长达一个学年的观察得到的。在这一年间，她们的月经周期发生了明显的变化，尤其是长时间在一起的女性，月经周期变得非常同步，包括月经开始时间和结束时间都几乎重叠。

现在，人类月经周期同步现象被称为麦克林托克效应，这个观点仍继续成就着她的研究和声誉，神秘的月经同步现象仍然是研究的热点领域——这种生殖网络由女性间的化学信息引起，而且人类像其他众多生物一样，通过化学信号传递给对方。

昆虫学家已经鉴定出很多昆虫信息素，但我们很难期望像昆虫学家那样，在人类的身体和精神上精确地鉴别出单个的特殊化学信号，并追踪它们的效应。不过，从麦克林托克发现这一现象到现在的近40年中，科学家已经通过人类行为图谱勾画出了化学信号的影响。通过感知人体默默分泌的化学物质，我们不仅能使生殖周期同步，还能够识别出有亲缘关系的人，以及对他人的压力和情绪进行反馈，比如害怕、难过或者“亲爱的，今晚不行”等。

随着对人类相互作用网络的了解逐渐深入，研究者正在架设一座桥梁，用以沟通人类和自然界之间的鸿沟。

动物王国的化学

动物们分享着看不见的化学线索，这个有趣的观念由来已久，人们最早关注到的是昆虫以外的动物。古希腊人曾经很热烈地谈论，母狗在发情期会分泌出某些神秘的物质，使公狗兴奋气喘。达尔文指出，对一些以气味浓烈而闻名的物种而言，化学信号是性选择过程的一部分。19世纪晚期，法国伟大的博物学家法布尔（Jean-Henri Fabre）提出证据，指出化学物质的警报信号能激起有翅昆虫特定的飞行行为。

然而，直到1959年，这门科学才真正开始受到重视。那一年，诺贝尔化学奖得主阿道夫·布特南特（Adolf Butenandt）分离并人工合成了雌性蚕蛾释放的吸引雄性蚕蛾的化合物。布特南特解剖了这些昆虫，在显微镜下从蚕蛾分泌腺中艰难地提取出了这种物质。他收集了足够多的这种物质，让它们结晶，通过X射线晶体分析法搞清了它的分子结构。他根据蚕蛾的拉丁文名称，把这种物质命名为蚕蛾醇（Bombykol）。

这是第一个为人所知的信息素，尽管这个词当时还不存在。此后不久，布特南德的两位同事，德国生化学家彼得·卡尔森（Peter Karlson）和瑞士昆虫学家马丁·卢彻（Martin Lüscher）把希腊语pherein（转移）和horman（刺激）合并，提出信息素（Pheromone）这一词。他们将信息素定义为一种小分子，携带着在同一物种个体间传递的化学信号。这种化合物必须在极微量时——浓度在意识能够感知到其气味的阈值之下——就具有活性。两位研究者写道，当同种个体释放出的信息素被另一个体接收到时，就会产生可观测到的效应：“一种特定的反应，例如一种明确的行为或一种发育过程。”

此后，研究人员在昆虫——包括蚕蛾、蠹虫、甘蓝度尺蛾、白蚁、切叶蚁、蚜虫和蜜蜂——体内发现了一批惊人的信息素，它们都是人们最为熟知的、在动物之间交换的化学信号分子。据2003年美国国家科学院报道，昆虫学家现在已经破译出1 600多种昆虫的信息素通讯密码。信息素不单是简单地吸引异性，还有更多的用途：发出警戒、识别亲缘、改变情绪、调整关系。

到80年代晚期，人们发现了一系列影响非昆虫物种的信息素，分别来自龙虾、鱼、海藻、酵母、纤毛虫、细菌等。随着对这种化学通讯物质研究的深入，出现了来自希腊语的更正式的名字——信息化学（semiochemistry）。但科学家试图将这项研究扩展到哺乳动物时，几乎立即就遭到了同行的反对。

 “在上世纪七八十年代，如果你说哺乳动物信息素，别人会跳起来扑向你。”现任印第安纳大学信息素研究所所长的米勒斯·诺沃特尼（Milos Novotny）回忆说，“他们会说，‘没有这样的东西，哺乳动物不像昆虫，它们进化得太复杂了，不能对信息素这类东西作出本能的反应’。”

但到了80年代中期，诺沃特尼不仅鉴定出小鼠的信息素，而且还人工合成了它，它可以调控雄性小鼠间的攻击性行为。这类化合物在大鼠、仓鼠、兔子和松鼠中也得到证实。随着这个名单的增加，科学家发现，哺乳动物的信息素和昆虫中发现的信息素即使不相同，也是相似的。例如，俄勒冈健康与科学大学生化学家L·E·L·拉斯姆森（L.E.L.‘bets’Rasmussen）的工作是出色的，他在1996年鉴定出了亚洲母象分泌的性信息素（顺7－十二稀醇乙酸酯），有100多种蛾类也使用这种信息素来吸引异性。

1971年，麦克林托克在她关于月经周期同步的先驱性文章中提出了同样的观点。她写道：“可能至少有一种女性信息素影响着其他女性月经周期。”

人类的化学形象

麦克林托克今年63岁，阳光洒满她那小小的屋子，屋里放满了文件柜、计算机、塞着塞子的瓶子和试管，以及气味蘸取棒，一个黑发的研究生戴维·科恩（David Kern）也在里边。“其他研究生将继我之后来到这个屋子，”他说。这一切都是为了研究一种淡淡的略带甜味的化学香味。

麦克林托克的实验室是在芝加哥大学精神与生物学研究所里，她是这个研究所的创始人。她穿一件带图案的浅色衬衣，外套一件夹克，正思考着一个问题：从40年前信息化学这门学科出现开始，它已经走了多远？她说，我们已经开展了人类化学信息通讯的研究，“研究目标是鉴定出这些化学物质。此后，我们就能精确理解这些化学物质所扮演的基本角色”。

这项任务并非易事。人体气味来源于大约120种化合物，这些化合物主要出现于由汗腺分泌的汗液中，或由位于毛囊皮质层的顶浆分泌腺（apocrine glands）。顶浆分泌腺主要分布在腋下、乳头周围和生殖器区域。

正如美国宾夕法尼亚州蒙奈尔化学感觉研究中心（Monell Chemical Senses Center）的乔翰·伦德斯特姆（Johan Lundström）所指出的，人的气味形象很复杂，而使用了香皂，除味剂和香水等外源性物质，会使之更复杂。

不过伦德斯特姆感兴趣的是，大脑是如何熟练地将这些混合气味物质分类的。他的实验室开展了神经成像研究，发现与其他环境中发现的类似化学分子相比，大脑对人类熟悉的化学信号的反应要快20% 。“大脑通常知道，什么时候闻到的是身体气味，”伦德斯特姆说。

婴儿就已经具备了这种能力。大量关于人类的研究表明，像动物一样，母亲和婴儿能准确辨别出对方的气味。这种对气味的认知非常准确，婴儿甚至喜欢母亲穿过的有汗味的衣服（只限于自己母亲）。有趣的是，母亲哺乳喂养的婴儿对气味的识别能力，比用配方奶粉喂养的婴儿要强得多。

 “我们仍然在寻找有影响的化合物，筛除那些没有影响的化合物。我认为我们不能找出某一单个化合物，但可以找出很多不同的化合物，这些化合物可能在不同阶段起到重要作用，”伦德斯特姆说，信息素影响着很多行为，但不必完全控制这些行为。“如果伦德斯特姆把它们和社会线索作比较，它们可能没有我们那些明显的通讯方式重要”。但是，乔翰补充道，随着人类的进化，这些能力可能有助于生存，加强相互之间的联系。

莱斯大学的心理学家丹尼斯·陈（Danis Chen）也认为，这种化学警戒赋予了人类进化的优势。在她的研究中，她收集了看恐怖片的人的气味样本。她将棉垫放在观看者的腋下，收集害怕时的汗液，然后将棉垫放到自愿者的鼻孔下。作为比较，她还收集了观看喜剧片或纪录片等普通电影的人的汗液。

在一个早期的实验中，她发现实验参与者能区别刚分泌的汗液是恐惧的还是幸福的。和偶然获得的汗液相比，自愿者对恐惧时产生的汗液的判断往往更成功。丹尼斯·陈后续的研究表明，接触恐惧汗液似乎加强了警戒反应，和自愿者看到别人脸上的恐惧表情时的反应很接近。

接触这些气味甚至增强了认知表现：在词联结测验中混入有暗含危险意思的词，闻到恐惧汗液的女性比闻到中性汗液的女性更容易找出这些词。丹尼斯·陈解释说：“如果你闻到恐惧气味，你就会更快地发现有恐惧含义的词语。”

最近发表的一项研究中，她和中国科学院心理研究所的周雯比较了长期生活在一起的配偶和短期关系的伴侣的反应。结果不出意外，研究表明，伴侣在一起的时间越长，越能更好地分辨出蕴含在对方汗液中的恐惧和幸福信息。丹尼斯·陈说：“我希望人们可以看到，理解气味对我们了解自身很重要。”

不断积累的证据表明，气味下意识地影响着人类的很多行为，从认知到性。例如今年1月，以色列魏茨曼科学研究所的心理学家诺曼·索贝尔（Noam Sobel）领导的团队进行了一项研究。研究发现，与闻盐溶液相比，闻女性眼泪的男性会感觉性欲降低。

索贝尔发现，男性对这一明显的化学信号有直接的身体反应，即男性睾丸激素水平有一个小的但可以测量出的下降。这个信号可能已进化成低繁殖力的标志，就像月经周期一样。当然，仅从一般意义上说，这个发现也能有助于解释哭泣这种独特的人类行为。

自然科学的证据

现在科学家的主要目的是，鉴定出秘密传递信号的关键化合物，更深入了解人体对化学信号如何进行检测和反应。莫内尔研究中心的化学家乔治·普雷蒂（Geoge Preti）规划了一个研究计划，包括通过分析汗液和顶浆分泌腺的分泌物追踪这些信息，研究闻到这些化学物质的人的激素水平。“我们还没有鉴定出携带这些信息的精确信号，”卢彻说：“想要这项工作更加扎实稳固，这就是我们下一步要做的工作。”

麦克林托克也认为这是要优先进行的工作。最近几年，她的研究兴趣集中在建立叫做雄甾二烯酮的一系列类固醇化合物的详细体系上，这是一类更有效的化学信号。她相信这种特殊的小分子是有效的，能达到人类信息素的要求：它是小分子，在相同物种间发挥化学信号的作用，影响生理和行为。很多年来，包括麦克林托克和卢彻在内的研究人员都发现，这种特殊的化合物对认知的影响是可以检测出来的，它能改变皮质醇等应激激素的水平，引起情绪反应。

在最近一项研究中，麦克托林克和同事——芝加哥伊利诺伊大学苏玛·雅各布（Suma Jacob）发现，雄甾二烯酮具有影响情绪的特性。她们把少量的雄甾二烯酮和丙二醇溶液混合，然后用丁香精油屏蔽外界任何气味，另一组闻普通溶液，并且只告知他们是在参与一项气味的研究。所有自愿者都要填写一份冗长的问卷。

总体上，在整个15到20分钟的测试里，闻雄甾二烯酮的自愿者显得愉悦得多。接下来的研究重复了这个过程，并加入了大脑成像的研究。神经成像显示，闻到含有化学信号化合物的自愿者有关注意、情绪和视觉加工的脑区更活跃。麦克林托克把它看作是一种典型的信息素效应，她在几十年前描述过这种效应。

即便如此，麦克林托克和其他研究者仍讨论了这些物质是否就是推测中的信息素。人类是复杂的，特殊化学物质与行为变化间的因果联系最后很难被证实。

实际上，没有人能肯定地说，什么化学或化合物能解释清楚麦克林托克最初指出的女性月经周期同步的现象。甚至这个现象本身在某种程度上就很模糊不清：后来的研究中有能证实这种现象的，但也有与之相矛盾的。这一发现还没有得到科学界的一致认可。

争议的中心多集中在到底是什么趋于同步化，可能是排卵期，也可能是月经周期的长度。以色列巴兰大学父子团队伦纳德·韦勒（Leonard Weller）和艾朗·韦勒（Aron Weller）在上世纪90年代发现，月经同步时有时无。伦纳德报道：“即使这种现象存在，它也肯定不是普遍的。”

尽管麦克林托克仍坚持她学生时代的观点，但她也同意这个效应要比她最初认为的要微妙得多。她仍认为那些批评者没有抓住问题的实质：从她最初的那项研究以来，人类化学通讯的证据一直稳步增加。不足为奇，人类化学信息传递跟所有其他通讯方式一样错综复杂。

本文译者 

杜玉凤，心理学硕士，目前在中国科学院动物研究所动物行为和化学通讯研究组负责人类信息素研究。

张健旭研究员是中国科学院动物研究所动物行为和化学通讯研究组组长，研究方向为哺乳动物和鸟类等的种内及种间信息素的组成鉴定、比较，以及信息素产生和感受的整合调控机制。