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如何用CRISPR 技術,揭開螞蟻複雜社會行為之謎?——《科學月刊》

科學月刊_96
・2017/05/16 ・3958字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 548 ・八年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

文/林翰佐|銘傳大學生物科技學系副教授,科學月刊副總編輯。

複雜的社會行為

螞蟻分工合作的行為。圖/By Kasi Metcalf @ flickr, CC BY-NC-ND 2.0

雖然有許多人不喜歡螞蟻,但大多數的人還是會承認,螞蟻是一種神奇的動物。螞蟻似乎有些靈性,可以預知災難的來臨,所以古人會藉由觀察螞蟻搬家的現象來趨吉避凶。生物學家越深入對螞蟻的研究,就益發地對螞蟻的種種感到不可思議,包括螞蟻與蚜蟲(aphids)的共生關係、不同蟻窩之間會發生的部族戰鬥以及彼此掠奪幼蟲與蛹的偷盜行為等。在這些自然發生的現象裡,螞蟻展現了猶如人類般複雜的社會行為(social behavior),令人嘆為觀止。科學家們甚至於以「超個體(super-organism)」(註 1)一詞來形容螞蟻群,盛讚這樣群體協同能力猶如一生物個體。

在獵人蟻王篇中出現的虛擬生物「嵌合蟻」,其特性也部分利用了螞蟻的習性。source:東立

那,螞蟻是如何辦到的呢?長久以來科學家們一直相信,即便昆蟲的社會行為與人類看來相近,但兩者仍然有著根本上的不同。從生物觀點上來說,人類的社會行為是一種群體意志的展現,涉及一些源自動物根底的本能,還有人類之所以為人的人性。雖然複雜,但是其中的一個重要因素是修正的潛能;行為本身可以透過教育訓練,生活經驗進行改變。

而螞蟻的社會行為看起來更像是一種演化後的既定行為模式,是一種無法經過學習產生改變的必然結果。即便信者言之鑿鑿,科學家們似乎一直無法拿出明確而直接的證據來證明這個想法的正確性,再則,就算螞蟻的社會行為真如科學家們所預測的那樣一板一眼,光是想了解螞蟻如何能執行這樣精緻複雜的社會行為,以及演化的過程當中螞蟻如何發展出這樣精緻的社會行為,都是生命科學研究上的重要命題。

圖/By Susanne Nilsson @ flickr, CC BY-SA 2.0

基因體修編技術的應用

先前我們曾經提過 CRISPR 這樣一個劃時代,新興的生物基因體編修(gene editing)技術。透過轉染(transfer)一段人工合成的質體(plasmid)片段進入受精卵當中,科學家們便能導引酵素的攻擊,在特定基因序列的位置上誘發 DNA 的雙股斷裂(double strand break),然後造成基因實質上的剔除。即便 CRISPR 技術在實驗上仍有著不確定的模糊地帶,但因為對研究物種的限制低、實驗成本低廉等優點下,目前這樣的技術已經廣泛應用在各種動植物的研究上,以用來了解特定基因以及它的蛋白質產物在生理上所扮演的多元角色。

CRISPR 技術特別適用於具有豐沛子代的物種當中,像是果蠅(drosophila)、斑馬魚(zebrafish)等模式動物的研究,所以用來解答螞蟻社會行為的演化之謎,看來是個相當可行的方法。

source:Wikimedia

意外地困難重重

在英雄所見略同的狀況下,世界上頂尖的螞蟻研究團隊相繼的投入利用基因體編修技術來研究螞蟻,但很快的,這些團隊便發現事情沒有想像中的來得容易。在嘗試的過程當中,科學家們發現螞蟻蛋是一種非常敏感的東西,在顯微注射(microinjection)的操作中很容易就弄死了這些脆弱的蛋,就算通過考驗,成功的在蟻蛋的基因體上完成編修,缺乏工蟻們的照顧,螞蟻的蛋也很難孵化存活,想要生產「一整窩」基因改造的螞蟻其實具有相當的難度。

在多數的生物學研究當中,研究上的瓶頸大多受限於高端分子生物技術上的限制,但這一次,科學家們似乎在培養螞蟻這樣的基本議題中就被困住了。

聰明的選擇露出研究曙光

生命科學研究上的趣味性也許就在這裡,當你覺得在一頭撞入死胡同之際,巷子裡的某些角落裡也許另有一扇為你而開的窗口,提供一條脫困之路。變更研究中所使用的實驗物種有時候也是一個好的研究策略。美國紐約洛克斐勒大學(Rockefeller University)的康勞爾博士(Daniel Kronauer)以及他所領導的團隊在看待這樣的研究議題時,有智慧的選擇了一種特別的螞蟻作為他們的研究材料。

這種螞蟻名為畢氏粗角蟻(Ooceraea biroi),是一種侵略性強,有強烈掠奪行為的突擊蟻(raider ants)。在生殖上,畢氏粗角蟻的族群當中並沒有專司生育的蟻后,每一隻雌性均具有生育的能力,可以自行的孕育自己的後代,比起其他高度分工的螞蟻物種,在人工繁殖上會容易許多。

在生殖上,畢氏粗角蟻的族群當中並沒有專司生育的蟻后,每一隻雌性均具有生育的能力。圖/Ooceraea biroi(Forel, 1907)畢氏粗角蟻《臺灣生物多樣性資訊網-TaiBIF》。

不過,實際的研究工作仍然遠比想像中得來的複雜。在為期 2 年的研究當中,研究團隊致力於研究畢氏粗角蟻卵中的一種可以抑制其他成蟻下蛋的費洛蒙機制。他們相信透過了解這樣的機制,除了可以秣馬厲兵,建立相關分子生物技術研究上的平台之外,透過控制費洛蒙的抑制機轉,才能實現大量生產研究中所需要的「一整窩」螞蟻,為未來的研究鋪上康莊大道。

為了實現這樣的夢想,團隊進行著一系列的分子生物學前置作業研究,挑選適當的目標基因,並將包含這些目標基因以及引發 CRISPR 剔除作用所需之 DNA 序列訊息的質體注射入螞蟻蛋中,靜候基因體修編現象的發生。根據文獻中的描述,光是這部分的研究,團隊就進行了近萬次的顯微注射嘗試;研究者必須小心翼翼的收集這些完好無暇的螞蟻蛋,讓它們整整齊齊的排列在玻璃片上,然後透過顯微注射的方式將適當的 DNA 片段分別的注射到這些蛋裡面,然後個別的進行近 3 個月的培養。

研究的結果如何呢?文章中提到有關 orco 基因被破壞後的實驗成果。orco 基因,是記錄著螞蟻觸角上一種構成嗅覺受器神經元(odorant receptor neuron)的蛋白質,與螞蟻執行嗅覺的功能有關。在昆蟲的世界裡,螞蟻是著名的「好鼻師」,根據現今的研究,在螞蟻的觸角上至少有 350 種不同種類的嗅覺受器神經元,而大多數的昆蟲則跟果蠅的數量比較接近,大概只有 46 種左右。康勞爾博士以及其他螞蟻學專家們都相信,複雜的嗅覺感官提供了螞蟻執行深度溝通的基礎。

嗅覺並非是 orco 基因剃除對螞蟻所產生的唯一影響

在orco基因遭到剔除的螞蟻實驗中,研究團隊觀察到一些有趣的行為改變。在正常的狀態下,成長中的粗角蟻顯得安份,在頭一個月會與同窩姊妹待在一起,但基因剔除蟻在剛孵化後便顯得格外的活潑躁動,四處不停的隨處遊走。此外,基因剔除蟻也不具備追蹤由其他螞蟻遺留下來的氣味足跡的能力;這種多數螞蟻皆具備的能力被視為是螞蟻得以團隊合作的基礎。有趣的是,不論在壽命或是生育能力上,這些嗅覺障礙的基因剔除蟻都顯得較為羸弱;正常的畢氏粗角蟻平均每 2 周會生產 6 顆蛋,但基因剔除蟻僅能生產 1 顆蛋。正常的畢氏粗角蟻平均壽命大約 6~8 個月,但是基因剔除蟻的壽命則縮短成 2~3 個月。

更有趣的現象則發生在基因剔除蟻的大腦當中。在正常組織結構當中,同一類型的嗅覺受器神經元的神經纖維末梢在進入大腦之後,會連結成為一個稱為「小球(glomeruli)」的結構,然後再向上連結第二級的神經元細胞。在先前以老鼠所作的 orco 基因剔除研究中顯示,這個名為小球的組織結構會隨著基因的破壞而消失,不過在果蠅身上所作的 orco 基因剔除研究則顯示,小球結構則並未有明顯的改變,暗示著隨著物種的差異,orco 基因所記錄的蛋白質產物扮演著不完全相同的角色。雖然血緣上,螞蟻與果蠅的關係比螞蟻與老鼠間親近了許多,但在畢氏粗角蟻身上所作的實驗結果反而與老鼠相似,小球結構在這些基因剔除蟻的組織並未形成。這個結果是否暗示著,除了嗅覺受器神經元種類的差異之外,螞蟻在嗅覺神經系統的演化上也比它的昆蟲親戚們更趨向如同高等動物般的分化發展?

目前整個研究仍處於開端,但無疑的,這是一個全新知識領域的窗口。同為螞蟻專家,來自伊利諾大學(University of Illinois)的羅賓森(Gene E. Robinson)教授盛讚這是一個「大開眼界的研究(the real eyeopeningresult)」。對我而言,大開眼界的不光是獲得螞蟻相關知識的本身,還有研究團隊為了研究這個議題所付出的努力與堅持。

螞蟻作為超個體,難以單獨生存。圖/By Susanne Nilsson @ flickr, CC BY-SA 2.0
  • 註 1:超個體,其定義為一群個體能夠協調的進行一致性的活動,由集體來支配的現象,是一種真社會性動物的社會單位,在此社會中個體被高度分工且專業化,強調個體單位通常無法長時間獨自生存,著名的超個體有螞蟻、裸鼴鼠等。

CRISPR 話外音

自從 CRISPR 系統在 2012 年由加州大學伯克利分校(University of California, Berkeley)杜德納(Jennifer Doudna)與其合作者卡彭蒂耶(Emmanuelle Charpentier)首度在試管實驗中發現,並一舉登上 Science 期刊。相隔一年,麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology)以張鋒為首的研究團隊也發表了透過 CRISPR 技術實際應用在動、植物等真核細胞當中,此 CRISPR 系統在科學界掀起一陣波瀾,受到熱烈的討論,也讓卡彭蒂耶、杜德納與張鋒在 2016 年共同獲得了唐獎(Tang Prize)中的生技醫藥獎(Biopharmaceutical Science)。

左至右分別為卡彭蒂耶、杜德納與張鋒。source:唐獎官網

自此之後,CRISPR 技術被運用在各項研究中,許多科學家投入了大量心力,想透過 CRISPR 基因剪輯技術來探討更多的生物生理機制,如本文的研究。然而,最早發現與實際應用的 2 大團隊在近期卻因為 CRISPR 技術專利部分而鬧上法庭,此專利案雖在 3 月初已告一段落,張鋒團隊能夠持續保有已申請通過的 CRISPR 相關專利,而杜德納團隊所申請的專利則與之不相牴觸下持續在美國專利商標局(United States Patent and Trademark Office, USPTO)進行送審。

慶幸的是,在學術的基礎背景下,CRISPR 技術不在專利的收取費用範圍。不過,看著去年 3 位前往臺灣領取獎項及共同進行演講的和樂畫面,或許也是我們當初始料未及的。


〈本文選自《科學月刊》2017 年 4 月號〉

什麼?!你還不知道《科學月刊》,我們 47 歲囉!

入不惑之年還是可以當個科青

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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如果「公廁味」或「焚燒味」成為日常?跨越歷史文化的氣味體驗——《嗅覺之謎》
堡壘文化_96
・2023/04/28 ・2512字 ・閱讀時間約 5 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

焚燒樹葉的香水味?

想像焚燒樹葉的氣味(對於成長歷程中沒有這種體驗的讀者,我誠心致上歉意)。許多人對焚燒樹葉的氣味情有獨鍾,以至於克里斯多夫.布魯休斯(Christopher Brosius)應消費者要求,調製了「焚葉」(Burning Leaves)這款香水。

這位特立獨行的香水師,成立狄蜜特香氛(Demeter Fragrances)品牌,以自然主義及與眾不同的香水創作而著名,「泥土」(Dirt)也是其中一款。事實上,焚燒樹葉真正的氣味充滿有害毒素及汙染物,這也是為什麼現今美國大多數的州都立法禁止這種行為。

怎麼會有這麼多人喜歡如此有害健康的氣味呢?答案就在你的過去。試著回想童年第一次和這個氣味的邂逅,來理解你為何喜歡它。這氣味或許與萬聖節的嬉戲有關;或許暗示著感恩時節的家族歡慶及山珍海味;或許和你與父母或祖父母共度的寶貴時光有關;又或許只是某個無憂無慮的午後,天氣轉為涼爽,七彩陽光穿過樹枝灑落,而背景氣味正是這種氣味。我猜中了嗎?

落葉的氣味讓他們想起了無憂無慮的童年。圖/envatoelements

由於目前焚燒樹葉在大部分美國的州是違法的,如今在美國成長的孩子不可能有機會接觸這種氣味,就算他們真的聞到了,大概也只知道焚燒樹葉會散發有害的化學物質,因此覺得這個氣味「不好聞」。

假如快轉到二十年後,未來孩子們會喜歡還是厭惡?他們還知道那是什麼嗎?二十年後還會有任何人想要狄蜜特香氛的焚葉香水嗎?除了自身的體驗學習,我們也在所謂「文化」中習得各式各樣的喜好。此外,文化間的差距不見得非常大,也能產生截然不同的氣味偏好。

讓美國人喜歡的冬青味卻讓英國人很討厭!

想想英國與美國吧!倫敦《泰晤士報》(TheTimes of London)於二○○四年一月發表的超級市場問卷調查顯示,英國的十大最愛氣味排行榜為:新鮮麵包、煎培根、咖啡、熨衣服、割草、嬰兒、海洋、聖誕樹、香水及炸魚薯條。

美國人也許贊同英國排行榜上的某些氣味,但我敢保證,英國人絕不可能贊同美國的十大最愛氣味。冬青薄荷是美國人最愛的氣味之一,卻讓英國人極端厭惡。為何美國人喜歡冬青糖的氣味,英國人卻不?

美國人喜愛的冬青味,英國人卻很厭惡。圖/envatoelements

一九六○年代中期在英國進行的一項研究,要求成年受試者根據喜愛程度評比一連串常見氣味。類似的研究也在一九七○年代晚期的美國進行。兩項研究都有包括水楊酸甲酯(methyl salicylate),也就是冬青的氣味。英國的研究顯示,冬青是諸多氣味樣品中評價最低的其中之一;然而根據美國的研究,冬青卻在所有氣味樣品中評價居冠。

何以使用同樣語言的兩個文化,在氣味偏好上的表現會如此懸殊?答案就在歷史中。冬青氣味在英國添加於許多藥劑,尤其是二次大戰期間一種廣受愛用的局部止痛藥膏,這對一九六六年研究進行當時的受試者而言堪稱經典。

相反地,美國幾乎只能從糖果及口香糖找到冬青的氣味,這些零食甜美而愉快的體驗,便賦予冬青氣味全然不同的意義。英國人不喜歡冬靑,是因為那喚起與藥劑和戰時有關的感受;美國人喜歡冬靑,則是因為那帶來與甜食及糖果有關的感覺。

英國將冬青用於止痛藥劑上。圖/envatoelements

當公廁味或焚屍味成為日常?

氣味體驗的文化差異也說明,為何全球通用的臭氣彈至今尚未尋得合適氣味。想像若生活在缺乏現代污水處理系統的文化裡,你可能會非常熟悉「美軍出產的公廁氣味」,畢竟這代表的不過是日常生活,就像無所不在的汽油味。

實際上,這種「無所不在」正是北京錯失二○○四年奧林匹克運動會主辦權的原因。當一九九三年北京正在爭取奧運主辦權時,中國只有百分之三十的民宅擁有私人廁所,公共茅坑才是常態。

然而這些公共茅坑可不像我們公園裡設置的那種公用盥洗室,而是地上挖的幾個洞,彼此沒有隔間、沒有屋頂遮蔽、也沒有自來水供應,僅單純用一面牆圍起來。

想當然爾,這種無所不在的公共茅坑,導致北京城的空氣瀰漫著無比濃厚的排泄物氣味;試想在炎炎夏日,那會演變成什麼狀況?爭取主辦權失敗後,中國政府理解到改善公共茅坑的必要性,因此開始花費納稅人的錢來興建現代廁所。

公廁味在一些地方日常的氣味。圖/envatoelements

出乎意料的是,許多人民抱怨,他們的錢用在其他任何地方都遠比用來蓋現代廁所的好。換言之,一般中國老百姓一點都不在乎排泄物的惡臭,更不用說缺乏個人隱私了。

當然,老百姓的強烈抗議未被政府採納,截至二○○四年,許多公共茅坑被消滅殆盡,同時已有百分之八十的民宅具備私人廁所。中國政府甚至鄭重宣示,二○○八年北京奧運開辦時,任何人在北京城內只要花不超過八分鐘腳程,就能找到一個備有自來水沖洗的廁所。

再來個更恐怖的例子,焚化屍體的氣味。這是大多數歐美人不敢想像會有人喜歡的氣味。但假如在你生活的國度裡,公開露天火葬是安葬死者的典型儀式,例如像印度?在這樣的狀況下,焚屍氣味將是令人熟悉的,如同前述,氣味熟悉度與氣味接受度密切相關。此外,許多火葬儀式常伴隨著慶典,如愛爾蘭的守靈儀式,若這正是你的經歷,則慶典的歡樂心情將會依附在焚屍氣味上,於是你便學會喜歡這種氣味。

註解

  1. 後來狄蜜特香氛的焚葉香水改名為「營火」(Bonfire)

——本文摘自《嗅覺之謎:生物演化與免疫基因;社會學與文化史;品牌行銷到未來科技,探索氣味、記憶與情緒的嗅覺心理學。》,2023 年 3 月,堡壘文化出版,未經同意請勿轉載。

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人類用「快樂」來分辨氣味?快樂調性如何影響我們的嗅覺!——《你聞到了嗎?》
臉譜出版_96
・2023/02/08 ・1759字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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令人不悅的氣味

許多氣味對於人類的鼻子來說存在既有的價值、感情價(valence,或稱快樂調性﹝hedonic tone﹞)。我的好友諾安.索貝爾(Noam Sobel)是以色列魏茲曼科學研究所(Weizmann Institute of Science)的知名神經科學家,他嘗試找出人類分類氣味的方式,以及各類別氣味分子的化學性質,然而他找到唯一的重要參數就是所謂的快樂調性——也就是氣味本身聞起來是香是臭,令人開心或不悅。

許多氣味對於人類的鼻子來說存在既有的價值、感情價。圖/elements

氣味分辨實驗:關鍵竟是「快樂感」

索貝爾和他在魏茲曼的研究團隊與加州大學(University of California)神經科學研究所及心理學系的科學家攜手合作,進行一項複雜的實驗,探究人類嗅覺是根據哪些原則將氣味分門別類。

他們先請一百五十位香水及氣味專家,根據一百四十六種性質評斷一百六十種氣味分子的特質;這些性質分類當中包括了「甜香」、「煙燻味」、「霉味」等等。研究團隊接著分析這些資料,找出最能夠分別不同氣味的單一要素,發現最重要的分辨關鍵還是快樂調性——氣味讓人感受愉快的程度。

團隊發現最重要的分辨關鍵還是快樂調性──氣味讓人感受愉快。圖/elements

氣味有各式各樣的調性,從好聞的「甜美」、「馥郁」到難聞的「腐壞」、「令人作嘔」都有。研究人員接著針對各種化學物質進行同樣的統計分析,將每個化學物質當中超過一千五百種的性質都納入考量,分析出來的結果依然顯示快樂調性是判別關鍵。

因此研究人員認為,我們可以單靠氣味的分子結構來判斷某種氣味對人類來說好不好聞。

分辨氣味好壞:「大腦偏好」還是「化學特性」

耐人尋味的是,這項實驗也表明,人類鼻子裡的氣味受體往往是根據氣味令人愉悅與否來分門別類並做出反應。這並不意味著不同的文化背景或生命體驗不會影響我們對氣味的感受或是嗅覺細胞組織的方式,但人類對於最令人愉悅或討厭的味道類型的確有共通感受。

諾安對這項實驗做出以下結論:

「我們的研究結果發現,人類對氣味的感受至少有一部分是根植於大腦、與生俱來的偏好。即便不同個體之間對於氣味的感受確實存在某些彈性,也絕對會受到個人生命經驗影響,但人類判斷氣味宜人與否的絕大部分因素還是來自於氣味本身在物理世界呈現的性質。因此我們可以運用對化學物質的理解,預測某種新物質的氣味會為人類帶來何種感受。」

值得注意的是,許多研究都指出年幼孩童不像大人會明確分別氣味是令人愉悅還是作噁;他們會表達氣味是強烈或微弱,但通常不會直接分別氣味的好壞。

幼孩童會表達氣味是強烈或微弱,但通常不會直接分別氣味的好壞。圖/elements

並非人人都是「好鼻師」!

整體來說,我們很難用快樂調性以外的標準來分類氣味,並且對大多數人而言,用大家都能夠理解的詞彙來描述氣味實在十分困難。正因為理解了這點,魏茲曼研究團隊將研究焦點轉為嘗試預測某種分子結構的氣味會與哪些形容詞彙連結在一起;不再只關注氣味聞起來「如何」,而是嘗試預測兩種不同氣味帶來的感受會相似還是不同。他們也因此能夠根據氣味混合物的分子結構,運用固定的評分邏輯來分類任何兩種不同的氣味,藉此反映出氣味之間的相似性。

魏茲曼研究團隊表示,這項研究結果能夠成為氣味數位化的基礎,但還需要更多時間才能知道這個研究方向能否引領他們更接近氣味數位化的遠大目標。再者,如果想要迎接未來全面數位化的夢想,還有一大挑戰——人類極不擅長分辨並指稱氣味。

——本文摘自《你聞到了嗎?:從人類、動植物到機器,看嗅覺與氣味如何影響生物的愛恨、生死與演化》,2023 年 1 月,臉譜出版,未經同意請勿轉載。

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來當個「嗅」外慧中的「嗅」才!——《你聞到了嗎?》書評
臉譜出版_96
・2023/02/07 ・2160字 ・閱讀時間約 4 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!
  • 文/黃貞祥

作夢時,會有很多畫面,也會聽到許多應該和不該聽到的聲音,就像看電影時一樣,卻不太會聞到什麼氣味,除非看的是 4DX 場吧?

我自己沒印象有做過什麼有氣味的夢,可是說不定我是忘記了,還是害怕想起來?

因為夢幻泡影,如霧又如電,我也無法確定作夢時究竟有沒有感受到氣味,但是如果沒有,我也不感到太意外。說不定,就因為氣味太攸關生死了,夜裡突如其來的怪味,如果還以為是夢中的體驗,那麼在夢中有嗅覺而搞不清楚危機迫在眉睫的人,在遠古時代年紀輕輕就可能死無葬身之地了吧,更遑論傳宗接代。

然而,德國哲學大師康德(Immanuel Kant,1724–1804)卻指出,嗅覺是我們的感官中最不被重視、最容易被認作是可有可無的部分。

嗅覺與記憶的關聯最深

其實,在五官的感受中,嗅覺和記憶的關聯最深,幾乎所有談嗅覺的科普書,都會提到法國文學大師馬塞爾.普魯斯特(Marcel Proust,1871-1922)共計七卷的意識流小說經典——《追憶似水年華》(À la recherche du temps perdu)中的第一卷的開場,他用了整整四頁細緻地描述熱茶的餘韻和瑪德蓮的滋味,讓過往記憶歷歷在目。這本《嗅覺不思議:從變化中的氣味,到人類與各種生物驚人的氣味軼事,探索你不知道的嗅覺世界》(Smelling to Survive:The Amazing World of Our Sense of Smell)也不例外。

然而,沒喝過熱茶和嚐過瑪德蓮,要如何設身處地想像主角的經驗呢?聲音原本在保存上,一直有一個重大的缺陷,就是我們可以用各種顏料和墨水模仿所看見的世界,可是聲音除了口耳相傳或者特製的樂器長期訓練,是難以忠實地記錄和保存的。樂譜也只能讓人再現我們少數能聽見的部分聲音,一直到愛迪生(Thomas Edison,1847-1931)發明了留聲機,才改變了一切。 可是,我們有辦法把我們的嗅覺體驗輕易記錄並複製嗎?

只有依樣畫葫蘆地把能發出那些氣味的東西擺到我們面前,無論它們是天然的,還是需要精心製作的,才能讓鄉民共襄盛舉吧?甚至到了科技發達的今天,我們隨手就能用手機記錄下影音,並且傳送給親朋好友,可是卻還是拿氣味沒辦法。於是,嗅覺這個我們應該很熟悉,甚至更能喚起我們熟悉記憶的感覺,卻真如康德主張的那樣,被我們長期漠不關心。

聞不到也必須要知道

沒關係,這本《嗅覺不思議》肯定能讓你喚起和氣味有關的回憶。作者比爾.漢森(Bill S. Hansson)是瑞典裔神經行為學家。從 2014 年 6 月到 2020 年 6 月,他擔任了德國普朗克研究院的副院長,這是一個類似台灣中央研究院的大型學術研究機構,但規模更龐大,在德國各地設立了八十個研究所。 

漢森在瑞典隆德大學獲得生物學學士學位。1988 年,他取得了生態學的博士。 他在美國亞利桑那大學完成博士後研究後,1990 年回到隆德大學擔任教。從 2001 年起,他在瑞典阿爾納普的瑞典農業科學大學擔任教授和化學生態學系主任,直到 2006 年擔任德國耶拿的普朗克化學生態學研究所的主任並主持演化神經行為學實驗室。

漢森的研究重點是昆蟲間和昆蟲與植物互動的神經生態學。他主要研究昆蟲的嗅覺,他探討昆蟲如何使用觸角及觸鬚探測氣味、這些探測和處理系統如何演化,以及嗅覺如何影響昆蟲的行為。他還把昆蟲的系統與其他陸生節肢動物進行比較,如澳洲聖誕島的強盜蟹。他在書中還坦承,為了得知強盜蟹愛吃的山棕果實的滋味,他偷吃了一顆,中了毒,險些喪命。

當然,那些強盗蟹吃了山棕果實後仍老神在在。漢森實驗室探究了強盜蟹用來處理嗅覺訊息的一大半腦袋。其實,我也是讀了這本《嗅覺不思議》才知道,原來我們在現今旳人類世,在大氣和海洋中產生了大量氣味變化,對野生動物來說造成了多大的困擾,這也是過去環境保護議題較少著墨的。

對氣味不敏感的人類

雖然我們人類相較其他許多動物,尤其是狗,能嗅聞到的氣味較少,可是香氛產業還是靠販售香噴噴的產品發大財。更少人注意到的是,飲食業其實也是如此。《嗅覺不思議》舉例說明,如果把我們的鼻子夾住,很多人根本嚐不出番茄醬和芥末醬的差異。我們能夠品嚐到許多令人食指大動的美食風味,主要是靠我們的鼻後嗅覺,也就是說我們在大快朵頤時,許多美妙的感受不僅來自舌尖,而是飄散到我們鼻腔中的氣味,就因為我們少了一塊把嘴巴和鼻子分開的「橫盤」(transverse lamina)這種骨頭。演化生物學家羅伯.唐恩(Rob Dunn)與愛妻人類學家莫妮卡.桑切斯(Monica Sanchez)在《舌尖上的演化:追求美味如何推動人類演化、演化又如何塑造飲食文明?》對此有許多討論。

另外,雖然我們嗅不到費洛蒙,在我們尋找伴侶時也幫上大忙哦!漢森在《嗅覺不思議》也試圖破除一些迷思,例如鳥類其實沒什麼嗅覺能力這事,搞半天原來純粹是基於早期充滿偏頗的觀察,果真是「盡信書不如無書」。除了嗅聞高手狗狗和原本被誤解的鳥類,漢森還舉了其他大量動物界,甚至還有植物的案例,讓我們了解嗅覺究竟有多重要。

身為一位嗅覺專家,漢森也探討了我們能夠如何利用嗅覺造福人群,讓我們不僅耳聰目明地探索這個多姿多彩的世界,也能在芬芳馥鬱、沁人心脾的環境中怡然自得、心曠神怡。

——本文為《你聞到了嗎?:從人類、動植物到機器,看嗅覺與氣味如何影響生物的愛恨、生死與演化》書評,2023 年 1 月,臉譜出版,未經同意請勿轉載。

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