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家鴿靠鼻子認路

陸子鈞
・2011/03/07 ・356字 ・閱讀時間少於 1 分鐘 ・SR值 429 ・四年級

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圖片引用自Science Now

下次感冒的時候,你該慶幸自己不是身負重要指令,穿梭在戰場上的信鴿。呼吸的空氣,經過左右鼻孔。經過右鼻孔的空氣,又特別對鳥類廣為人知的認路能力有關。研究人員讓一群鴿子背上GPS全球定位系統,然後用橡皮栓塞住左邊或右邊的鼻孔,將他們在距離巢25英哩以外的地方釋放。和正常的鴿子相比,左鼻孔塞住的鴿子,在導航能力上遇到了些麻煩,不過最後還是可以回巢。而右鼻孔塞住的鴿子,雖然最後也回巢了,但他們途中停下來較多次,而且和其他兩組(正常鴿子及左鼻孔塞住的鴿子)相比,也繞了比較多圈。研究人員相信,鳥類需要時間,從風中收集足夠的氣味去建構出地圖。而右鼻孔有較敏銳的嗅覺,也支持鳥類左右腦半球具有不同功能。

資料來源:ScienceShot: Homing Pigeons Follow Their Noses [27 January 2011]

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陸子鈞
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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。

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/11/01 ・2113字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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一見如故,其實是一「聞」如故?「氣味」相投有科學根據,原來我們會用嗅覺交朋友!
Bonnie_96
・2022/07/18 ・2712字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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有想過人跟人到底是如何變得親近,甚至變成朋友嗎?或許,你會猜可能是有共同話題、類似的喜好等。但最近發表在《Science Advances》的研究[1] 就指出,人更有可能和自己「氣味」類似的人建立關係。

難道科學根據真的可以應證「氣味相投」?

阿寶與他最好的朋友老皮。圖/GIPHY

任何有遛過狗勾的人就知道,狗通常在遠處就可判斷出接近的狗是朋友還是敵人。如果還是有點猶疑的話,它們也會在遇到彼此時,停下腳步、更仔細地聞對方,再決定是要主動示好一起玩,還是對著彼此狂吠。

不只是狗狗,目前也有越來越多的證據發現,人類也會不斷地去聞自己[2][3] 和彼此[4] 的體味。而聞到朋友的體味和自己的體味會引發相似的大腦活動模式,但如果是聞到陌生人的體味,則會引發邊緣恐懼型大腦反應[5] (limbic fear–type brain response)。

為什麼有些人明明認識不久,卻可以一拍即合?

一般來說,在生活中常見的友誼型態有:

  • 隨著時間推移,彼此變得更熟悉、感情也變得更穩固的「多年好友」。
  • 偶爾,還是會出現那種見不到幾次面,但是一聊就很投緣、「一拍即合的朋友」。
美國情境喜劇《六人行》(Friends),劇情圍繞著六個好友在紐約曼哈頓的日常生活。圖/IMDb

除了共同話題、共同朋友等,能讓彼此在不是很熟悉的狀況下就能一拍即合外,還有哪些其他因素在悄悄影響我們嗎?這成為魏茨曼科學研究所(Weizmann Institute of Science)的研究人員 Inbal Ravreby 最感興趣的問題。

即便大家都知道,人們傾向選擇與自己外表、背景、價值觀,甚至在大腦活動等指標上與自己比較相似的人,進一步發展成為朋友。Inbal Ravreby 過去在研究上觀察的結果發現,人會不斷地聞自己,儘管大部份是下意識的,而且不只會聞自己的,也會下意識地去聞別人身上的氣味。

她提出假說:比起多年好友的關係,「氣味」在一拍即合的友誼中作用可能更加明顯。

當人下意識地聞到自己和他人的體味,並且比較這兩種味道後,接著將被那些氣味和自己類似的人所吸引。也就是說,研究者提出「人在體味的相似性,可能有助於快速建立友誼」的假說。

看到目前為止是不是覺得有夠神奇的!所以,下次要認識新朋友之前,雙方要花個幾分鐘來聞一下彼此的味道,再決定要不要當朋友,或是大腦會響起「以後別做朋友」的警鈴。(歪)

事不宜遲,直接切入實驗

為了驗證假說,研究者招募了一群「一拍即合成為同性朋友」的參與者,在他們身上蒐集了體味樣本,並進行了一系列實驗,把將這些體味樣本和隨機從不同人中蒐集而來的樣本,進行比較。

在一項實驗中,研究者想知道一拍即合的朋友間,體味是否存在化學上的相似性。於是,他們找來 20 位一拍即合同性朋友的參與者,為了讓他們身上的氣味不受其他因素影響。

實驗者要求參與者都要使用同款沒有香味的肥皂,而且要穿著至少 6 個小時的襯衫。其間,要避免使用乳液,除臭劑,止汗劑,香水,古龍水等,也不能吃會影響氣味的食物,像是咖哩、大蒜等。甚至,還要防止其他人或寵物和參與者一起睡等。

隔天再把穿過的衣服放在夾鏈袋中密封,就是為了避免和其他氣味接觸。之後再透過類似電子鼻(eNose)的設備 ,來評估氣味的化學特徵,並預測完全陌生個體間的社交互動品質。

PEN3 eNose 電子鼻用於測量罐中上衣累積的揮發物。圖/參考資料 1

不只檢測氣味的化學相似性,研究者也會請參與者聞過 40 種體味(20 種來自一拍即合朋友的氣味;另外 20 種則是來自隨機個體),並且按照視覺類比量表(Visual Analogue Scale,簡稱 VAS)對「愉悅」、「性吸引力」等面向進行評分。以及,按照這些氣味從「不同」到「相似」進行評分。

在這兩種實驗就發現,一拍即合朋友的氣味明顯比隨機陌生人比起來會更相似。對此,這有三種解釋的方式,第一是可能和假說一致,也就是這種相似性可能和友誼建立的原因有關。

或者,這種相似性可能某程度上是長期友誼的結果,像是生活在同一地區、飲食習慣等都很相近。最後,我們承認這種相似性可能和一些獨立且未知的因素有關,這樣的未知因素也可能反過來推動友誼。

接著,研究者想要排除具有體味相似性是一拍即合朋友的結果,像是朋友有類似的飲食習慣,也就可能形塑出類似的體味。

即使不說話,你也可以「聞」到朋友

為了解決這樣的問題,研究者進行了一組額外的實驗,她透過 eNose 讓彼此完全陌生的參與者,要求他們成對進行鏡子遊戲。這個遊戲不能透過語言,只能透過肢體的方式,模仿出對方的動作。

受試者在進行鏡子遊戲期間,桌子上的隱藏攝影機會拍攝記錄。圖/參考資料 1

以鏡子遊戲來形成對對方的印象,只透過非語言互動,不容易受到聲音、對話內容等因素影響。在非語言的互動結束後,參與者被要求評估對另一個人的喜歡程度,以及和他們變成朋友的可能。

隨後分析表明,具有更多積極互動的參與者聞起來的味道更像彼此。

事實上, Inbal Ravreby 和統計學家 Kobi Snitz 博士以 eNose 數據輸入計算模型後,就有高達 71% 的準確率,能預測雙方會否出現正向的社會互動。換句話說,體味的分析似乎可以預測陌生人之間社交互動的品質。

這篇研究蠻有趣地打破我們習以為常地認為共同話題、興趣等是建立關係的關鍵,但其實體味、氣味在建立一拍即合的友誼上扮演重要角色。

但在現實生活中,不管是使用洗髮精、沐浴乳等所帶有的香味,甚至是香水等,都可能影響人的體味,這會不會改變人與人建立關係的可能性,或許也是未來值得探討的議題。

圖/GIPHY

參考資料

  1. Ravreby, I., Snitz, K., & Sobel, N. (2022). There is chemistry in social chemistry. Science advances, 8(25), eabn0154. https://doi.org/10.1126/sciadv.abn0154
  2. O. Perl, E. Mishor, A. Ravia, I. Ravreby, N. Sobel, Are humans constantly but subconsciously smelling themselves? Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci. 375, 20190372 (2020).
  3. S. C. Roberts, J. Havlíček, B. Schaal, Human olfactory communication: Current challenges and future prospects. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci. 375, 20190258 (2020).
  4. I. Frumin, O. Perl, Y. Endevelt-Shapira, A. Eisen, N. Eshel, I. Heller, M. Shemesh, A. Ravia, L. Sela, A. Arzi, N. Sobel, A social chemosignaling function for human handsinging function.eLife 4, e05154 (2015).
  5. J. N. Lundström, J. A. Boyle, R. J. Zatorre, M. Jones-Gotman, Functional neuronal processing of body odors differs from that of similar common odors. Cereb. Cortex 18, 1466–1474 (2008).
Bonnie_96
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你聞過下雨的味道嗎?讓我們一同探究它是怎麼產生的吧!
椀濘_96
・2022/05/04 ・3086字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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夏日雨季來臨,下雨前及正在下雨時,總能聞到一股特殊的氣味,濕濕的又有點清新,但大多時候卻不太喜歡,聞起來反而像霉味,甚至臭臭的,而我們總說那是「雨味」。

你是否也曾好奇過,這個形容不出、抽象的「下雨的味道」,究竟是怎麼產生的呢?

夏日雨季來臨總能聞到一股特殊的氣味,我們總說那是「雨味」。圖/Pixabay

最美的的英文單字 —— Petrichor 的由來

在經過漫長的乾旱季後,雨水落在乾燥土壤上時,混雜新鮮泥土與青草的氣味,這股聞起來令人愉悅舒爽的初雨清香,就叫 —— Petrichor。

撇除這樣優美浪漫的文學意涵,Petrichor 本身是個術語,專指下雨的氣味。

Petrichor 一詞首次出現在 1964 年的《自然》(Nature)期刊中,由兩位澳洲的 CSIRO(聯邦科學與工業研究組織)研究人員 Isabel Joy Bear 和 Richard G. Thomas 所創造。

該單字是由兩個希臘字「petra」以及「ichor」所組成;其中 petra 為岩石、石頭,而 ichor 則為希臘神話中神的血液。(聽起來就超厲害的!)

「岩石的血液」實際上是被大地吸收的植物油脂

而在該篇論文中,Bear 與 Thomas 揭露了令世人好奇許久「雨味」的來歷。顧名思義,Petrichor 一詞表明了此氣味來自於岩石內的液體,源自於兩人在實驗中證實,這個味道就是植物在乾旱期間分泌出的油,隨後這些油則被泥土、岩石吸收了。在乾旱時,油脂與泥土、岩石表面的其他化學物質相互發生作用,等到雨季來臨時,多種組合物的氣味被釋放出來。

只要是泥土、岩石、石頭等,這些地面上物質的縫隙都有機會吸收植物所分泌的油,在下雨時也就有可能散發出此味道。中文則將 Petrichor 譯為「潮土油」。

然而礙於當時技術尚未發展成熟,兩人尚未分解出該植物油脂的組成成分。

只要是泥土、岩石、石頭等,這些地面上物質的縫隙都有機會吸收植物所分泌的油,在下雨時也就有可能散發出此味道。圖/Pixabay

隔年(1965 年)Bear 與 Thomas 在《自然》上發表了另一篇關於 Petrichor 與植物生長的論文。

在長期處於乾旱或沙漠條件的地區迎來降雨時,植物種子萌發的反應會較迅速。因此兩人以此觀點帶入假設:該氣候條件普遍有利於 Petrichor 的累積,並從黏土(有黏性的泥土,內含多種礦物與金屬元素)和其他矽酸鹽礦物中釋放,兩者作為土壤的成分,似乎有可能伴隨著 Petrichor 內的一些物質,其可能對種子萌芽產生有利的影響。

然而,根據兩人實驗觀察,發現並非如此。

根據實驗結果所示,從礦物中提煉出的 Petrichor 顯著延遲了水芹、芥菜等種子的發芽和生長。此外,發現播種在濕潤後、原先為暴露在溫暖乾燥大氣條件下之材料的種子,與播種在未暴露或使用前已先經蒸氣蒸餾和烘乾之材料上的種子相比,發芽需要更長的時間、生長的速度更慢。

雨的味道其實細菌也有出一份力

在 Petrichor 一詞還未出現時,當時人們把下雨的味道形容為「泥質的氣味」( argillaceous odour) ,以表達下雨時所散發出的味道是來自土壤。

泥土中除了植物分泌的油外,還有細菌,也為「雨味」做了貢獻。

在土壤中的放線菌(Actinomyces)和鏈黴菌(Streptomyces),他們的代謝副產物——二甲基-9-烷醇(Dimethyl-9-decalol),該化學物質存在於孢子表層,並帶有泥土氣味,稱為土霉味(geosmin)或土臭素。那麼我們又是怎麼聞到土霉味的呢?

放線菌在長時間的乾旱時,代謝活動的速度會較慢;而在乾燥的環境下,細菌則製造孢子以利生存。當下雨前空氣轉為潮濕,泥土也變得濕潤,這能讓放線菌的代謝活動加速,因此也產生更多土霉味;等到下雨的時候,孢子因雨滴彈到空氣中,潮濕的空氣攜帶孢子飄散,便使我們聞到了土霉味。

孢子落在潮濕的土中則會變成菌絲的形態,土壤乾燥後又形成孢子,下雨時又再一次發生上述的過程,如此循環。

2010 年,麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology , MIT)研究雨滴對土壤的影響時,也進一步分析出了 Petrichor 的產生機制 。實驗觀察後發現,當雨水落在土壤時會釋放被困在液體中的氣體——氣溶膠(aerosols)粒子,而這些粒子會與前面提及泥土中的放線菌等細菌、植物分泌的油相互作用,在雨滴衝擊下,進而迸發出我們所聞到的下雨的味道。

閃電分解氧氣形成臭氧也是其中一個味道來源

還有臭氧,也是影響下雨時空氣氣味的因素之一。

閃電的高能量會將大氣中氧氣(O2)分解成獨立的氧原子(O),其中一些重組為一氧化氮,接著又與其他大氣中的化學物質發生反應,有時會產生由三個氧原子組成的分子——臭氧(O3)。因雷暴[1]的下沉氣流將臭氧從高處帶到接近地面的高度,使我們能聞到淡淡的、像是漂白水的臭氧氣味(也有人形容像青草味),預告著大雨來襲。

除此之外,弱酸性雨水和地面物質發生反應、雨後植物揮發的精油等,與雨滴、空氣相互作用後,都是產生氣味的來源。

閃電也是影響下雨時空氣氣味的因素之一。圖/Pexels

雨的味道可能暗示著某些訊息嗎?

這些被天氣攪動所產生的氣味,都可能傳遞著某些訊息。

有微生物學家認為,土霉味可能可以幫助駱駝找到通往沙漠綠洲的路,而駱駝則作為放線菌孢子的載體,幫助其散播。

至於人類,昆士蘭大學的人類學家對澳洲西部沙漠中原住民的文化做了調查研究。在當地,夏季之前來的第一場雨相當重要,濕潤的空氣混合了潮濕的樹葉油脂、尤加利樹、動物糞便和灰塵的氣味,而雨水能為袋鼠、鴯鶓[2]等動物解渴,沙漠也增添了幾分綠意。對他們而言,雨的氣味與綠意、生機有關,被認為是保護和清潔,也將世人與祖先聯繫著;學者將此稱之為「文化聯覺」(cultural synesthesia)。

在心理學上對於人類對下雨味道的喜好也做了解釋。心理學家觀察到,儘管人類似乎對這些氣味沒有天生的反應,但我們確實會將之與自身的經歷聯繫起來。大雨可能帶來了潮濕、發霉的回憶,便不太喜愛雨味;對另一部份的人而言是淨化和提神的,從炎熱的天氣中解脫,大地也因雨水洗滌而有了生機、煥然一新。

在心理學上對於人類對下雨味道的喜好也做了解釋。圖/Pexels

下雨時的味道不單單只由一個事件構成,它很複雜、很多元,每個單獨氣味的背後都有著一套機制,說起來,不單單只有生物學,還搭配著物理學、化學、心理學等,在多方交織下而有了豐富的解釋和體驗。

待下次下雨時,你就可以和身旁的人問起:「你知道下雨的時候為什麼會有味道嗎?」

註解

註 1:雷暴指一種產生閃電及雷聲的天氣現象,通常伴隨著滂沱大雨。
註 2:鴯鶓(Dromaius novaehollandiae),別名為澳洲鴕鳥;是現存世上第二大的鳥類。僅分布於澳洲,為國徽上的動物之一。from wikipedia

參考資料

  1. 潮味、土味、青草味 有沒有聞到下雨的味道?——科學月刊
  2. Nature of Argillaceous Odour
  3. Petrichor and Plant Growth
  4. Aerosol generation by raindrop impact on soil
  5. Why you can smell rain
  6. Storm Scents: It’s True, You Can Smell Oncoming Summer Rain
  7. Why Does Rain Smell Good?
  8. 為什麼下過雨之後,地上會有個怪味?
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椀濘_96
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喜歡探索浪漫的事物; 比如宇宙、生命、文字, 還有你。(嘿嘿 _ 每天都過著甜甜的小日子♡(*’ー’*)

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