生命科學

氣味分子地圖

科學家利用幾何學找出了氣味分子之間的關係。

撰文/奧涅斯(Stephen Ornes)
翻譯/陳儀蓁

生命科學

氣味分子地圖

科學家利用幾何學找出了氣味分子之間的關係。

撰文/奧涅斯(Stephen Ornes)
翻譯/陳儀蓁


人類的嗅覺可以輕易區分剛煮好的咖啡與臭雞蛋,但背後的生化機制就沒這麼簡單了。科學家現在繪製出一幅「嗅覺地圖」,利用幾何模型來了解各種分子組合所產生的氣味。這幅地圖可能有助於預測人類嗅覺對不同的氣味分子組合的感知,進而研發出新香水。


多年來,各方研究人員一直嘗試建構不同氣味分子複雜的關係。神經科學家想要了解我們的感官如何區分不同的氣味;香水和食品製造商也在尋找新方法,合成人們熟悉的各種香氣。嗅覺地圖對兩方都具有吸引力。


以往建構嗅覺關聯的方法,是把結構相似的氣味分子歸類在一起,預測其他分子組合所產生的氣味,不過這方法常常把研究人員帶入死胡同。美國沙克生物研究院的神經科學家夏爾丕(Tatyana Sharpee)說:「我們的嗅覺接受相似結構氣味分子的方式未必相同。」夏爾丕領導的研究團隊把新建構的嗅覺地圖發表在2018年8月的《科學進展》(Science Advances)。


夏爾丕和研究人員分析了四種普遍又容易區分的味道:草莓、番茄、藍莓以及老鼠尿液。他們計算各種氣味分子在每種味道中出現的頻率和濃度,建立數學模型:常一起出現的分子較近,不常一起出現的分子較遠。得到的結果是一個像「馬鞍」的形狀,鞍形面是雙曲幾何的特徵,這類幾何遵循的原理與多數人熟悉的幾何學有所不同。


研究人員希望借助雙曲幾何模型衍生的演算法,預測新分子組合產生的氣味,甚至幫助氣味合成。夏爾丕的合作對象之一、美國亞利桑那州立大學的行為神經科學家史密斯(Brian Smith)就想利用這種新方法,在缺少自然氣息的地方營造特有的嗅覺環境。


沒有參與這項研究的莫耐爾化學感官中心嗅覺神經科學家梅因蘭(Joel Mainland)評論,這個新模型對科學家和氣味製造商都相當有用,最終目標是不使用天然原料也能複製出天然氣味,「不需要考慮是哪些分子構成了草莓的香氣,也能讓人聞到一如草莓的味道。」