當(dāng)老鼠嗅到貓的存在，它會(huì)本能地躲避貓，以免成為盤(pán)中餐。那么老鼠是如何做到的？美國(guó)西北大學(xué)一項(xiàng)關(guān)于嗅覺(jué)受體的研究表明，造成“老鼠怕貓”行為的關(guān)鍵，就是一個(gè)基因。
神經(jīng)生物學(xué)家托馬斯-波扎（Thomas Bozza）領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，敲除老鼠的一個(gè)嗅覺(jué)受體基因，就會(huì)造成其行為上的變化。TAAR4，這個(gè)基因編碼一個(gè)受體，這個(gè)受體對(duì)食肉動(dòng)物尿液中一種豐富的化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)生應(yīng)答。正常的老鼠具有本能地避開(kāi)捕食者氣味的能力，相反，缺少TAAR4基因的老鼠則不會(huì)。
這項(xiàng)4月28日發(fā)表在Nature的研究，讓我們對(duì)嗅覺(jué)有了新的理解：僅僅是一個(gè)基因之差，結(jié)果就會(huì)大不同。
與視覺(jué)相比，我們對(duì)嗅覺(jué)受體的研究非常少。色覺(jué)的產(chǎn)生依賴(lài)于眼中感覺(jué)神經(jīng)元的三種光敏受體的協(xié)同作用。如果其中一種光敏受體產(chǎn)生突變，就會(huì)造成色盲。“要理解這三種光敏受體的重要性以及其進(jìn)化歷程并不困難，但嗅覺(jué)系統(tǒng)更為復(fù)雜。” 波扎說(shuō)道，他是這項(xiàng)研究的作者，同時(shí)也是溫伯格文理學(xué)院的神經(jīng)生物學(xué)助理教授。
人類(lèi)有三種色覺(jué)受體，而嗅覺(jué)受體相關(guān)基因則有380個(gè)，老鼠甚至有1000多個(gè)嗅覺(jué)受體基因。而且，咖啡香味和香水這些普通的氣味往往就能激活很多嗅覺(jué)受體。波扎說(shuō)：“在嗅覺(jué)研究領(lǐng)域，人們有一個(gè)普遍共識(shí)，缺少一個(gè)嗅覺(jué)受體基因是不會(huì)對(duì)嗅覺(jué)造成嚴(yán)重影響的。” 波扎和他的同事希望驗(yàn)證這一假設(shè)，他們通過(guò)基因手段去除一類(lèi)特定的受體基因，這類(lèi)受體是“追蹤胺類(lèi)物質(zhì)”的受體。
波扎的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，TAAR基因?qū)Π奉?lèi)物質(zhì)極為敏感，這類(lèi)胺類(lèi)物質(zhì)在生物體內(nèi)廣泛存在，并且主要存在于腐爛物質(zhì)和代謝物中。老鼠和人一樣，都會(huì)本能地避開(kāi)這些難聞腥臭的胺類(lèi)物質(zhì)。
波扎團(tuán)隊(duì)的博士后亞當(dāng)-德文（本研究的第一作者）以及碩士羅德里格？帕西菲科，他們培育出了缺少所有14個(gè)TAAR基因的老鼠。發(fā)現(xiàn)，這些老鼠不再反感胺類(lèi)物質(zhì)。隨后，研究者僅僅只敲除TAAR4基因，TAAR4基因編碼的受體僅對(duì)苯乙胺做出應(yīng)答，苯乙胺是一種在食肉動(dòng)物尿液中含量很高的物質(zhì)。有趣的是，缺少TAAR4的老鼠不會(huì)對(duì)苯乙胺做出應(yīng)答，換句話(huà)說(shuō)，它們不再害怕嗅到貓的尿液，但對(duì)其他胺類(lèi)物質(zhì)卻沒(méi)有此反應(yīng)。“看到這樣的選擇應(yīng)答真是太激動(dòng)人心了，只要敲除老鼠的一個(gè)嗅覺(jué)受體基因，就能改變它們的行為。”德文說(shuō)。
到目前為止，研究人員發(fā)現(xiàn)的所有的哺乳動(dòng)物中都存在TAAR基因，人類(lèi)也一樣。“事實(shí)上，這么多動(dòng)物保留有TAAR基因，這就意味著這類(lèi)基因?qū)τ谖覀兊纳媸种匾?rdquo; 波扎說(shuō)。
我們認(rèn)為T(mén)ARR基因能使動(dòng)物對(duì)胺類(lèi)物質(zhì)十分敏感。另外，TAAR基因?qū)θ祟?lèi)的作用也許是讓我們避開(kāi)富含胺類(lèi)的腐爛物質(zhì)。確切地說(shuō)，TAAR基因的作用機(jī)理或許是向大腦的特定區(qū)域傳遞信號(hào)，這些區(qū)域與動(dòng)物的反感逃避行為有關(guān)。
波扎團(tuán)隊(duì)近期發(fā)現(xiàn)，人類(lèi)鼻子中表達(dá)TAAR基因的神經(jīng)元與嗅球的特定區(qū)域連接，嗅球是腦中接收嗅覺(jué)信號(hào)的第一站。這項(xiàng)研究表明，TAAR基因在老鼠中導(dǎo)致對(duì)胺類(lèi)物質(zhì)的特定應(yīng)答，人類(lèi)也不例外。“我們希望通過(guò)這項(xiàng)研究揭示特定的大腦回路，這將為我們研究哺乳動(dòng)物的本能行為奠定基礎(chǔ)，這也有助于我們研究神經(jīng)回路是如何影響行為的。” 波扎稱(chēng)。
這項(xiàng)研究由以下單位提供經(jīng)費(fèi)資助：美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生院耳聾與其他交流障礙性疾病研究所 (National Institute on Deafness and Other Communication Disorders ， NIDCD），美國(guó)白宮基金會(huì) (The Whitehall Foundation)，以及美國(guó)腦研究基金會(huì)（Brain Research Foundation，BRF）。
