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「聞」風喪膽

如果你是一隻小老鼠,可能必須知道環境周遭是否有會把你吃掉的獵食者。哈佛醫學院的Stephen Liberles及他的同事,過去分析過動物園裡不同動物的尿液,包括獅子和熊,而他們發現到,老鼠可以用聞的就完成這項分析。

研究團隊從肉食動物的尿液中,偵測出一種高濃度的化學物質能讓鼠類「聞」風喪膽。過去,科學家已經找出一些化學物質,能使獵物辨認出已知的捕食者。但這項新的研究,發現可能的遺傳機制,能使動物感知到潛在的捕食者,即使兩方從未接觸過。

研究人員從2001年發現的一群嗅覺分子受器開始著手,這群受器蛋白稱為「痕跡胺相關受器」(trace amine-associated receptors, TAARs),存在於大多的脊椎動物種類上,但數量不一。比方老鼠(mice)有15種蛋白;大鼠(rats)有17種;人類只有6種。有什麼化學物質能被這些受器接收,科學家所知不多。

Liberles和他的同事,發現TAAR家族中的TAAR4,對於北美山貓尿液,有強烈的反應。由於北美山貓的尿液,被園丁用來驅趕鼠類,有網購通路。於是研究團隊下單,訂了一些,並從中萃取出能作用於該蛋白的化學物質,稱為2-苯乙胺(2-phenylethylamine)。接著,他們想知道是否2-苯乙胺只特定存在於北美山貓。但其他動物的尿液沒這麼容易買到。團隊中的碩士生,也是該研究的第一作者David Ferrero說:「此外,商品可能有污染,然而我們想確定我們研究的是天然物質。」

於是研究人員從許多來源收集到尿液樣本,包括新英格蘭和南達科塔的動物園;從獅子、雪豹、山貓之類的獵食者,到牛、長頸鹿和斑馬等草食動物,共38種。他們也測試了人類、貓和不同的鼠類。

收集樣本的過程並不平凡;他們必須訓練一隻長頸鹿尿在一只杯子裡;還有一次,一隻不願乖乖配合的美洲豹,向籠子飛撲,幾乎碰到Ferrero的鼻尖!

和草食動物的尿液相比,肉食動物的尿液中,有3000倍高濃度的2-苯乙胺,或許是在分解肉類蛋白的過程中產生的。然而,科學家尚未證實這點推論。

Liberles把2-苯乙胺單獨或混合老虎的尿液,滴在籠子裡,再次確定2-苯乙胺的角色。他們發現,老鼠都會避開滴有這兩種物質的區域,但若利用酵素,分解獅子尿液中的該成分,則尿液就不對老鼠產生退避的反應。

生理學家Anna Menini認為,「TAAR受器蛋白的角色仍留有許多謎待解。現在我們有初步證據顯示,它們或許控制著本能行為」。她補充提到,這項研究打擊了嗅覺研究的核心教條:引發本能行為的嗅覺受器只存在於嗅覺系統一部分;人類已經喪失的犁鼻器(vomeronasal organ)。TAARs存在於鼻腔頂部,人類也有的嗅覺上皮組織中;縱使人類沒有TAAR4基因。

目前研究人員仍缺少確切的證據,支持TAAR4直接控制動物的行為;一隻突變後,TAAR4無法作用的老鼠,應該會無畏肉食動物的尿液。Liberles還沒完成這部份的實驗,他們也研究該蛋白受器會活化哪些腦區。他說:「這像是個在神經科學的大黑箱。我們對於感官了解很多,也可以觀察到行為,但我們必須知道腦迴路,以連結這兩者,而TAAR4是個關鍵。」

資料來源:NatureNews: The smell of a meat-eater [20 June 2011]

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關於作者

Z編|台灣大學昆蟲所畢業,興趣廣泛,自認和貓一樣兼具宅氣和無窮的好奇心。喜歡在早上喝咖啡配RSS,克制不了跟別人分享生物故事的衝動,就連吃飯也會忍不住將桌上的食物作生物分類。