主题：【科普】用鼻子感知世界?D?D2004诺贝尔生理和医学奖 -- 青方
人象其他动物一样，用感知和外部世界交流，人通过眼睛，鼻子，嘴和舌头，耳朵，皮肤来认识世界。在感知世界的能力上，人并不比其他动物高明多少，例如在视物上不如苍蝇蚊子，在闻味上不如狗，在耳朵的功能上不如蝙蝠。但人的高明之处，就是能够设法了解我们自身，探索未知。尽管人们已经掌握了如何轻松地毁掉这个世界，但在认识自我和外部世界上却显得很是能力有限。
人们已经意识到了自身的不足，试图揭开人所共知现象后面隐藏的机制。为了表彰人们在此方面所做的努力，2004年诺贝尔医学奖授给了美国科学家Richard Axel 和Linda Buck。
一般对感知的认识是这样的，首先一个感受器与外部世界直接接触，然后感受器将外部信息转化成信号，通过传感器把信号传送到大脑，大脑作为中央处理器分析整理，再发出信号让人对所观察到的信息做出相应的反应。这是一个总的概念，但具体到视，听，闻，尝，触摸的感觉是如何运作时，并不是十分清楚。Axel和Buck的研究对此给出了一个比较清晰的图片。
闻气味是人的基本感知能力，通过闻气味来辨别食物，感觉周围环境的变化。每种气味都代表着一种或多种化学物质，人能辨别超过2000种不同的气味，也就意味着鼻子能够分别出几千种化学物质。不同的气味给人带来不同的情感的变化，喜悦，厌恶等等，而且人能记住所闻过的气味，闻了春天的花香，到来年再闻的时候，能清楚地记得1年前这种气味所带来的感受。闻气味是通过如下的机制来完成的。
首先发出不同气味的化学物质与相应的至少1000种气味受体结合，每一种受体辨别1到2种独特的化学物质，这些受体是由不同的基因决定的，人类基因组里至少有3％到5％的基因决定气味受体，可见其复杂程度。相对来讲，眼睛就简单得多，只有3条基因决定3种像素受体，3种受体覆盖不同波长的光，在品尝味道上，也只有不超过30条基因，但在闻气味上却有几千条基因来决定受体。我们知道我们主要是通过眼睛来获得外部信息，但受体和基因却很简单，但辨别气味却异常复杂，也许对待复杂的气味也只能用复杂的感受系统来完成。
每个人的鼻腔粘膜有几乎1千万个感应细胞，不同区域的细胞分布着不同的受体，对气味的感受是一个综合过程，有多个细胞和受体参与。产生气味的化学物质与受体结合后，产生信号，然后由神经再传输到大脑皮层，大脑皮层对信息分析整理，使人感受到这种气味。皮层的反应过程异常复杂，最后引导出不同的反应。
随感：在PubMed上查了一下Linda Buck的文章，只有36篇。36篇文章就能拿诺贝尔奖，简直不可思议，这个数字，一般的助理教授都能轻易做到。这说明一个问题，发表文章质量重于数量，仙桃一个顶烂西瓜五筐，这个道理谁都明白，但不容易做到。不管是国内国外，在科研领域，往往注重发表了多少文章，这和职称评定直接挂钩。这次的诺贝尔奖有点象底特律得NBA冠军一样，没有超级球星，但靠整体战术依然能够得胜，Buck与底特律正好相反，靠的是精品，不是数量。在糖尿病圈子里，有一位比利时科学家，发表的文章超过了1000篇，大家对此的评价是：他拿不到诺贝尔科学奖，但没准能拿诺贝尔文学奖。
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独特的花香会唤起一个人久远的美好回忆，但一种难闻的气味也会让人对某种食物避之唯恐不及。嗅觉不仅让人的感受更加细致入微，而且对很多动物感知周围环境、以至于更好地生存也起着重要作用。
在人类诸种感觉中，嗅觉产生机理一直是最难解开的谜团之一。人能够分辨和记忆约1万种不同的气味，但人具有这种能力的基本原理是什么？2004年度诺贝尔生理学或医学奖
获奖者、美国科学家理查德?阿克塞尔和琳达?巴克，通过自己开拓性的工作找到了解开这一谜底的钥匙，清楚地阐明了人类嗅觉系统的工作方式。
两位科学家的研究揭示，有气味的物质会首先与气味受体结合，这些气味受体位于鼻上皮的气味受体细胞中。气味受体被气味分子激活后，气味受体细胞就会产生电信号，这些信号随后被传输到大脑的嗅球的微小区域中，并进而传至大脑其他区域，结合成特定模式。由此，人就能有意识地感受到比如茉莉花的香味，并在另一个时候想起这种气味。
阿克塞尔和巴克发现，人体约有1000个基因用来编码气味受体细胞膜上的不同气味受体，这占人体基因总数的约3%。他们的研究显示，人的嗅觉系统具有高度“专业化”的特征。比如，每个气味受体细胞仅表达出一种气味受体基因，气味受体细胞的种类与气味受体完全相同。气味受体细胞会将神经信号传递至大脑嗅球中被称为“嗅小球”的微小结构。人的大脑中约有2000个“嗅小球”，数量是气味受体细胞种类的2倍。“嗅小球”也非常的“专业化”，携带相同受体的气味受体细胞会将神经信号传递到相应的“嗅小球”中，也就是说，来自具有相同受体的细胞的信息会在相同的“嗅小球”中集中。嗅小球随后又会激活被称为僧帽细胞的神经细胞，每个“嗅小球”只激活一个僧帽细胞，使人的嗅觉系统中信息传输的“专业性”仍得到保持。僧帽细胞然后将信息传输到大脑其他部分。结果，来自不同类型气味受体的信息组合成与特定气味相对应的模式，大脑最终有意识地感知到特定的气味。
两位科学家在研究中发现，每个气味受体细胞会对有限的几种相关分子作出反应。绝大多数气味都是由多种气体分子组成的，其中每种气体分子会激活相应的多个气味受体，并会通过“嗅小球”和大脑其他区域的信号传递而组合成一定的气味模式。尽管气味受体只有约1000种，但它们可以产生大量的组合，形成大量的气味模式，这也就是人们能够辨别和记忆约1万种不同气味的基础。
阿克塞尔和巴克所发现的嗅觉系统组织原理，对研究人体其他感觉系统也具有价值。例如，他们发现，鼻上皮其他区域还存在能够检测信息素的受体，这些受体与气味受体存在相似。另外，科学家们还发现，舌头味蕾中也存在与气味受体类似的受体。
新华社记者毛磊 张小军 谢培
还是先改几个错误吧
独特的花香会唤起一个人久远的美好回忆，但一种难闻的气味也会让人对某种食物避之唯恐不及。嗅觉不仅让人的感受更加细致入微，而且对很多动物感知周围环境、以至于更好地生存也起着重要作用。
在人类诸种感觉中，嗅觉产生机理一直是最难解开的谜团之一。人能够分辨和记忆约1万种不同的气味，但人具有这种能力的基本原理是什么？2004年度诺贝尔生理学或医学奖获奖者、美国科学家理查德?阿克塞尔和琳达?巴克，通过自己开拓性的工作找到了解开这一谜底的钥匙，清楚初步地阐明了人类（抱歉，工作完全是在小鼠上进行的，人类只不过借助分子手段找基因罢了，大规模的研究并没有开展起来）嗅觉系统的工作方式。
两位科学家的研究揭示，有气味的物质会首先与气味受体结合，（只有能被气味受体识别的物质才有气味）这些气味受体位于鼻上皮的气味受体细胞中表面。气味受体被气味分子激活后，气味受体细胞就会产生电（琳达至今都不是很确定的，你就知道了？）信号，这些信号随后被传输到大脑的嗅球的微小特定区域中，并进而传至大脑其他区域，结合成特定模式。由此，人就能有意识地感受到比如茉莉花的香味，并在另一个时候想起这种气味（这项工作正在进行中，基本的原理还没有搞明呢）。
阿克塞尔和巴克发现，人体约有800（真正有功能的只有350个）个基因用来编码气味受体细胞膜上的不同气味受体，这占人体基因总数的约3%切！。他们的研究显示，人的嗅觉系统具有高度“专业化”的特征。比如，每个气味受体细胞仅表达出一种气味受体基因，气味受体细胞的种类与气味受体完全相同。气味受体细胞会将神经信号传递至大脑嗅球中被称为“嗅小球”的微小结构。人的大脑中约有2000个？“嗅小球”，数量是气味受体细胞种类的2倍。“嗅小球”也非常的“专业化”，每个嗅小球只表达一种特定的气味受体，携带相同受体的气味受体细胞会将神经信号传递到相应的“嗅小球”中，也就是说，来自具有相同受体的细胞的信息会在相同的“嗅小球”中集中。嗅小球随后又会激活被称为僧帽细胞的神经细胞，每个“嗅小球”只激活一个僧帽细胞，使人的嗅觉系统中信息传输的“专业性”仍得到保持。僧帽细胞然后将信息传输到大脑其他部分。结果，来自不同类型气味受体的信息组合成与特定气味相对应的模式，大脑最终有意识地感知到特定的气味。
两位科学家在研究中发现，每个气味受体细胞会对有限的几种相关结构类似的分子作出反应。但是，有些时候，某些非常类似的分子却是由不同的受体识别，，而同时，一种分子可以激活多种的受体。绝大多数气味都是由多种气体分子组成的，其中每种气体分子会激活相应的多个气味受体，并会通过“嗅小球”和大脑其他区域的信号传递而组合成一定的气味模式。尽管气味受体只有约1000种（1000种的是小鼠，2000编码的序列，1200种功能受体），但它们可以产生大量的组合，形成大量的气味模式，这也就是人们能够辨别和记忆约1万种不同气味的基础。
阿克塞尔和巴克所发现的嗅觉系统组织原理，对研究人体其他感觉系统也具有价值。例如，他们发现，鼻上皮其他区域还存在能够检测信息素的受体，这些受体与气味受体存在相似。另外，科学家们还发现，舌头味蕾中也存在与气味受体类似的受体。
I think he also contributes a lot in the field.
水风和Grace看来都是专家，对这个领域了解不多，有个问题感到困惑。
从获取信息量上看，看>听>摸>尝>=闻，但其机理，支配的基因，复杂程度似乎正好相反。感觉是，越重要的反而越简单。是不是可以从进化的角度解释？
感觉自然规律中的原则是：简单化和合理化，能用简单合理的办法解决问题，自然界就绝不用复杂的办法。不知是否适用于此？
还有，是先有闻味儿的需求还是先有受体，对全新合成的化合物，鼻子也能闻到气味，似乎受体的专一性并不很强。气味是不是也有学习的可能，鼻子可以通过训练达到专业闻味儿师的水平？很多产生气味的化学物质分子量很小，很难理解对如此小分子的化学物质，需要特殊的受体来识别？
cc. 这科普应由专家来写，我有点耍大刀了
诺贝尔奖的主要目的也是在这里。
第一个总是让人敬畏的，比如说哥伦布。但是一旦完成之后，大家总是说，这也没有什么。但是如果你作为那个领头雁，你就会理解，这一步的区别就是天地之差。
对于我们人类来言，从获取信息量上看，看>听>摸>尝>=闻，是目前我们的状态。这个不能不说跟灵长类动物的群居性生活方式有关，与我们的居住习惯，我们的居住地环境有关。也与我们的语言能力的获得有密切的关系。这只能说是一个特例。不能推而广之扩大到所有的物种上面。
简单的解释一下，究竟听力还是视力重要的依据主要是居住环境。设想居住在热带雨林底部的居民，那里浓荫蔽日，终年不见阳光，视力的重要性就要大打折扣。而在大草原上生活的斑马，瞪羚，天天在周围嘈杂的噪音中生活，但是视野广阔，听力的作用就要明显的下降。如果把一匹斑马放在热带雨林中，唯一可能的结果就是很快死亡。反之亦然。这是自然选择的结果，所以，不能说各种感觉得到的信息量与几种感觉方式有什么直接的联系。
再来看一下各种感觉的机理和涉及到的基因。视觉大概是最复杂的，味觉和嗅觉其次，听觉再次，触觉最简单。为什么这么说呢，视觉本身的构成需要的基因并不多，如果不把神经体系中发展过程中需要的基因算在内的话。但是，视觉感受器官的发育是最复杂的，需要多种，多类组织器官的生成和协调发展。然后，获得视觉的过程也是最复杂的，不仅需要有各种肌肉组织协调两眼的同步运动，并把有略微差异的信号进行过滤处理，整合成立体的影像，并加以分析从中得出有用的信息。相比较而言，听觉的发育和结构都比较单一，没有如此多的麻烦，就是加上动耳肌，转动耳朵的难易程度要比动动眼睛差得多。后期的信号处理也比较简单。味觉和嗅觉用了大量的基因来构建受体分子。但是其他的附属和信号传导结构并不复杂。触觉是最简单的。就那么几种感受器，设计制造起来也就相对的简单多了。
自然界生命的原则在于可控制性，可以在各种不同的条件下，保持系统的稳定性，就是相应于外在环境对于体系进行或大或小的调节。所以，我们的生物看起来，似乎有很多时候浪费了大量的能源和物质，和时间，来做一些无用功。其根本目的就在于可调控。是我们在需要的时候，能够把内在的体系拉回原来的状态。所以说简单化是相对的，就象算个加减乘除，算盘和计算机相比，算盘可以做得更好，但是复杂的情况下就无能为力了。自然界的确是尽可能的简单化了，但是对于那么一个复杂的生命体系，这些简化比我们那些更加单纯的想法，还是要复杂得多。
一种气味受体其实就是识别某一类分子上面的一个或者多个化学集团，蛋白质做的东西绝对不可能和我们的钥匙和锁一样丝丝入扣，多少总有些空隙的，空隙的大小决定了所识别分子的种类。全新合成的东西，表面也一样有各种化学集团，所以自然也会被不同的受体识别。
很遗憾，已经有研究表明我们大脑里面有一些硬件的，就是你天生就有的东西，你可以感知一种味道，在闻到红玫瑰的时候激动得热泪盈眶。哪怕你从来没有闻过红玫瑰，你依然有这个潜力。当你闻到的时候，自然会做出相应的反应。而如果你没有这个硬件，那么放在红玫瑰里面熏上一百年也不会。但是现在的问题是，我们不知道那些我们是硬件化的，哪些是可以升级的软件。
这是进化的压力所致，没有那些可以识别这样小分子的祖先的后代已经不存在了。虽然今天他们没有用处，也许在几百几千万年前，我们的某为祖先就是因为可以闻到这个味道才活了下来，才有了我们。
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少年得意 与 一举成名
闲来无事，偶然翻翻网站，看看今年两位得主的简历。又听了一下两位得主在获奖后接受采访的录音，忍不住要说几句。
Richard Axel 可谓是春风得意，21岁从Columbia University 毕业,24岁就在著名的Johns Hopkins University School of Medicine拿到了医学博士。真是老师眼里的优等生，家长眼里的乖宝宝。1978，也就是32岁的时候，在Columbia University拿到了Professor。1984年更是得到了Investigator, Howard Hughes Medical Institute的职位。每年都有发表在著名的Cell，Nature, Science 或者 Neuron上面的文章。博士后，博士生，一呼群应。人生若此，不知要羡煞多少人。
再看Linda B. Buck ，虽然只比Axel小一岁，28岁才本科毕业，33岁才从西南医学院得到博士学位。然后是11年漫长的博士后工作。11年！直到1991年发表了这篇使之获得诺贝尔奖的Cell文章，才以44岁的高龄，在哈佛得到一个助教的职位。在某些人看起来，真是失败阿。套用一句星星的话，做人做得这么累，不如作X算了。但是谁知道风水轮流转，今年到我家。就是这么一个人，竟然在今年得到了诺贝尔奖。而且，如果真的要论起来，Richard Axel完全是搭了她的顺风车。虽然有2，30多篇Cell文章，真正开创性的，仅此一例。
在采访中，Linda 有一句话让我看到了真正的原因。Linda 说，她是纯粹的为了科学而作科学，因为她热爱自己所做的。曾经有跟她很熟悉的人跟我说起过她，说她是一个完美主义者，哪怕是一个非常小的漏洞，也绝对不会让你发表。有句玩笑话，如果Linda都认为你可以发表了，那么随便投哪里都行。从这一点，可以看出她跟目前大多数所谓的科学家之间的区别。所以，她的人缘很不好，很少有人跟她合作，也没有人找她写什么推荐信。而Richard的人缘好象很不错，左右逢源，讨人喜欢。找人合作，多发文章，要有人缘，搞好关系。好像这就是做科学的全部了。但是就是这么一个科学界的另类，在今年得到了诺贝尔奖。颠覆了我们现在已有的主要观念，终于，有科学家告诉我们，那些并不是做科学。科学家就是热爱科学，并全身心地投入到里面去。而这个人，是今年的诺贝尔奖得主。
之所以写这个，是源于国内学术界的浮躁和浮夸，以及某些所谓的流行观念。我曾经以为，这个世界上不会再有那样纯粹的科学家，但是我错了。
所以，我很欣慰。
有这样的一个榜样，我们至少可以静下心来想一想，
究竟什么是科学？
――致国内的科学家们
一个女性，28岁才拿学士，33岁读完博士，在好多“成名要趁早”“35岁前要挣到第一桶金（第一个百万）”的论调看来，真是不如改行读个”短平快“算了。可她居然坚持下来了。
前年拿化学奖的日本的田中也挺让人佩服的。
年轻教授毕竟生活压力也比较大，搞钱成了第一重要的事情，也就很难静心搞研究的。
老一辈毕竟学术环境要比现在好多了。我们行业内一位大师级人物，70年代在拿到哈佛的tenure之前，一笔钱都没有申请，但其所作的工作无一不是开创性的，别人是一篇文章分成两篇写，而与其合作是两篇文章合成一篇写。如他般有名可以不在乎paper数量，可是年轻教授没有数量怎能行？
在工程类学科，每一个项目无一不是与钱息息相关的，你想做些基础研究只能等待出名以后了。
在物理生物等理论强一些的学科，个人认为真想搞出点名堂，最好是先不要急于当上教授，而是作为研究员师从于大师级人物，不求名不求利踏踏实实干几年，这一没有申请经费的烦恼，二大师一般对研究方向又比较好的insight,不怕自己做的东西是垃圾，30岁左右正是思想最活跃的时候，搞点真正有用的成果出来才是正经。
目前真正能目标明确，脚踏实地的人越来越少了。环境乎？人性乎？为之一叹。
很好的文章！
还有一个问题：古话：“入芝兰之室，久而不闻其香；入鲍鱼之肆，久而不闻其臭”，水风兄感觉是心理适应，还是嗅觉适应，还是两者都有？
遇到专家，就赶紧问
蜜饯可以详细给你讲一讲这种感觉产生的机理。我就只能说一点大概的情形，只能算作科普吧。
其实说的是神经信号产生的一个现象，就是信号的产生，与外界刺激的强度变化直接相关。举例说，假如香味信号等级分为1-10，那么，你刚闻到强度为2的花香产生的信号强度就是2，感觉是好香啊。而你在强度为9的环境中呆久了，闻到最香的10，感觉上好像还不如2的香。这种以信号变化的差异来决定产生感觉的强弱，不仅在嗅觉中，在所有的感觉中都是这样的。你刚从一个噪杂的迪厅中出来，同伴跟你说话往往要用喊。但你并不觉得比在寂静的图书馆中的耳语更响。或者平时你用温水洗手，39度的水开的热水大一点到了45度，感觉不比刚打完雪仗用温水洗手要烫。都是同样的道理。