本周的主题是气味，信息素和嗅觉缺失。我们和一个没有嗅觉的病人交谈，听听为什么气味可能更多地取决于分子振动的方式，而不是它们的形状，我们看看基因在我们闻到和听到的信息素如何影响我们的感觉中所起的作用。此外，新闻中还有本周去世的两届诺贝尔奖得主弗雷德·桑格的遗产，一种比以往任何时候都更快地拒水的新型拒水材料，对世界厕所日的颂歌，帮助太空任务小型化的微型卫星群，以及我们听说从古老的骨头中获得猛犸象基因的细菌……
在这一集里
纪念弗雷德·桑格
曾两次获得诺贝尔奖的英国生物化学家弗雷德·桑格(Fred Sanger)于本周去世
2013年11月19日星期二，享年95岁。他被称为“基因组学之父”，他开发的方法使我们能够确定蛋白质的结构和DNA构建块的顺序。
伦敦国王学院的蒂姆·哈伯德教授和凯特·兰布尔一起谈论了他的工作和遗产。
凯特弗雷德是仅有的4位两次获得诺贝尔奖的人之一。为什么他的工作如此重要?
蒂姆:所以，你必须回想一下40年代和50年代，那时人们甚至还没有意识到生物学是数字化的。所以，你有蛋白质，甚至不清楚它们实际上是氨基酸的线性序列。所以弗雷德·桑格确定了第一个胰岛素蛋白并展示了它是一个线性序列——如果你有很多胰岛素分子的集合，它们都是一样的。
凯特:你说的数字化是什么意思?我们大多数人认为生物学是研究我们面前实际存在的东西。
蒂姆:嗯，数字化是指多肽。你有这些长链的序列。你有长长的蛋白质序列链，这是在DNA结构被解决之前。人们意识到，DNA编码了指定如何制造这些蛋白质的序列。DNA也是一个长分子弗雷德·桑格发明了最好的测序方法这种方法一直沿用到2000年的人类基因组测序。
凯特:我们现在似乎理所当然地认为我们可以给DNA排序。这在当时是多么具有革命性的思维过程啊?
蒂姆:从某种意义上说，这是革命性的，因为对蛋白质进行测序的真正困难的过程比对DNA进行测序要快得多，而且随着时间的推移，这一过程越来越快，现在，你可以在一台机器上在24小时内对整个人类基因组进行测序。它还会变得更快，在医疗保健领域的应用，最终能够对每个人进行测序，最终是巨大的。
凯特:我们知道沃森和克里克的名字，他们是发现DNA的家喻户晓的名字。为什么桑格(以我的经验)不是一个家喻户晓的名字?
蒂姆:嗯，我想他并不想做那种事。他更感兴趣的是实际的科学研究。事实上，当他被问到桑格研究所是否想以他的名字命名，桑格研究所正在对人类基因组进行测序。他说，没关系，“但最好是好的。”
凯特:完美的回答。你刚才在外面告诉我，如果他想做另一个项目，他需要做的每件事都必须做得更好三倍。
蒂姆:嗯，我想这是我听过的一个故事，如果你看看第一个病毒的大小，然后是线粒体，然后是下一个，它们每个都大约大三倍。它确实展示了测序技术的进步。它只会变得越来越快，而且会越来越快，越来越便宜。
凯特:所以，我们现在越来越多地使用他的发现。你认为他的作品在未来10年、15年、20年还会继续发挥重要作用吗?
蒂姆:是的。我的意思是，人类基因组的序列是完全基本的。它改变了生物学的研究方式，改变了医疗保健的发展方式。这一切都与这些最初的方法有关，这些方法是用来研究如何对DNA进行测序的。
Super-water-repelling表面
一种可以保持干燥的表面已经被设计出来了——但事实证明，大自然先做到了这一点!
为了使表面尽可能保持干燥，水滴需要在最短的时间内反弹。波士顿大学和麻省理工学院的一个研究小组用高速摄像机观察了一个水滴在疏水表面反弹的过程，发现它是对称反弹的——它撞击表面，散开，然后向中心反弹，然后再次离开表面。这意味着水滴的中心保持静止，而其他部分在移动。
他们想知道是否可以通过使用中心的液体来加快液滴的反冲速度——要做到这一点，他们必须使液滴不对称地反弹。他们设计了一个带有脊的表面，这使得液滴的一部分更薄。这种薄的部分反冲得更快，因此将液滴分解成小液滴，减少了液滴与表面接触的时间。液滴接触表面的位置很重要——当它直接落在脊上时，接触时间最短。
长期以来，荷叶一直是防水表面的黄金标准，但事实证明，自然界中有一些表面使用了这种技术，而且效果更好。大闪蝶的翅膀和旱金莲的叶子都有脊纹或叶脉，帮助它们保持干燥。
这可能会对材料科学家产生重要影响。熔化的锡滴在凝固前能够从这些表面反弹。这表明它们可以用于暴露在冻雨中的表面，以防止表面结冰，这对飞机来说尤其重要。
世界厕所日
11月19日是世界厕所日。该活动成立于2001年，旨在引起人们对全球卫生和健康问题的关注
带着厕所的匮乏，打破了与这个话题相关的禁忌。下面是关于卫生和简陋厕所的快速科学，由西蒙·毕晓普和多米尼克·福特主持。
2002年，联合国提出了8项全球长期发展目标。其中一部分目标是到2015年将无法获得化粪池和私人带盖厕所等基本卫生设施的人数减少一半。
-但是，截至2011年，仍有25亿人无法使用这些设施，他们不得不使用无盖的坑式厕所或地面上的露天洞作为厕所。这意味着全世界只有45亿人能上厕所。另一方面，有60亿人拥有手机。
-缺乏卫生设施可能意味着未经处理的污水与饮用水接触，导致广泛的传染病。每年死于腹泻的人数比死于艾滋病、疟疾和麻疹的人数加起来还要多。
-腹泻是由细菌、病毒和称为原生动物的单细胞动物引起的。它会导致体液流失和脱水，这可能是致命的。为了完全避免这个问题，需要在社区范围内建立卫生设施，并鼓励用肥皂洗手。
在英国，工程师在历史上可能比医生挽救了更多的生命，甚至英国医学杂志也将“卫生革命”选为1840年以来最伟大的医学进步。
当时，律师埃德温·查德威克(Edwin Chadwick)对传染病使英国财政紧张感到沮丧，他率先将自来水引入人们的家中，并用水冲洗下水道。
一种解决办法是在化粪池中播种细菌，以分解人类的排泄物。一种叫做核废料旁边分解污水，同时储存电荷，将粪便转化为电池。
最近成立的“重新发明厕所”挑战赛要求研究人员设计出使用成本低廉、可自动清洁的厕所，用于没有水、污水或电力的地区。到目前为止，该基金已经资助了一些项目，包括建造太阳能厕所，甚至是微波驱动的垃圾处理装置。
而且，只要花60英镑，你就可以随时在家里和世界上有需要的地方共用一个厕所。
细菌:吸收古老的DNA
与哥本哈根大学Eske Willerslev教授合作
短而受损的DNA片段几乎无处不在，在某些环境中可以存活50多万年。但本周发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇论文表明，细菌可以从它们的环境中收集这些游离的DNA序列，并将其整合到它们的基因组中，甚至可以从43000年前的猛犸象骨头中提取DNA。为了了解更多，我们请来了哥本哈根大学地球遗传学中心的Eske Willerslev。
埃斯克:我们想研究细菌是否真的能吸收所有的
破碎的DNA，周围所有受损的DNA，如果它们能被整合到基因组中。显然，我们很久以前就知道，来自两种关系非常密切的细菌的长段DNA实际上可以在细胞之间交换。但是我们不知道非常短和非常受损的DNA，比如古代DNA，是否能被整合到细菌基因组中。这就是我们在美国国家科学院院刊的论文中所展示的可能性。
金妮:那么，细菌是如何获取这些DNA片段的呢?
埃斯克-这似乎是自发发生的。所以，我们认为当它们进食时，一些DNA可以被整合到基因组中。
金妮-他们为什么要这么做?这在某种程度上对他们有用吗?
Eske -是的，这是个好问题。你可以说，我认为这里有趣的部分是，原则上，这允许细菌进入可能已经消失了几千年的阶段。例如，抗生素耐药性在这种情况下，细菌实际上可以通过吸收一小段DNA来产生抗生素耐药性。
金妮:那么，这对我们处理耐抗生素细菌的方式有影响吗?所以，目前，我知道在医疗废物方面有很多限制，但据我所知，他们不必确保DNA被完全破坏。
埃斯克:没错。我认为这是应该进一步调查的事情，因为正如你正确地指出的，在医院里，我的意思是，人们非常小心地试图杀死表面上的细菌。但很明显，酒精不会完全破坏DNA。这意味着原则上，你可以说，表面上的耐抗生素细菌，已经被杀死了，然后一组新的细菌可以进来，实际上在几周或几个月后，将一些受损的DNA合并到基因组中，然后以这种方式产生抗药性。我的意思是，其中一个大问题，当然，仍然存在，这在自然界中发生的频率是多少?我的意思是，当然，我们现在知道这是可能发生的，这是可能的，你也可以说，这是可能的，我们知道在环境中存在的细菌。但这仍然是一个悬而未决的问题，它们在自然界中真正发生的频率是多少?
金妮-我们说过DNA被破坏了。如果DNA有问题，这对细菌不会有负面影响吗?
埃斯克:嗯，情况似乎并非如此，这是一个真正令人惊讶的发现。我的意思是，首先，我们尝试了非常碎片化的DNA，也惊讶于它们甚至可以占用20个碱基对片段。但是当我们额外地引入了许多不同类型的损害时，我的意思是，这对我们来说是一个很大的惊喜，他们实际上无论如何都接受了它。这似乎并没有阻止他们。最后，我们用一根磨碎的猛犸象骨头做了实验，这只是为了表明，不仅仅是DNA被人为破坏了，或者被人为缩短了如果我们使用一些真正古老的，真正受损的DNA那么细菌仍然可以吸收它。
金妮-现实世界中有很多这种古代长毛象类型的DNA吗?这真的是我们应该担心的吗?
Eske -是的，周围有很多。我不认为最有趣的事情是猛犸象的DNA，因为更重要的是环境中有可能存在古代细菌的DNA。而这种细菌的DNA将成为被整合到活细菌中的潜在来源。所以，如果你想象沿着河岸，沿着陆地的表面，等等。我们一直在海洋、水中等地释放古代沉积物，肯定会释放出大量的古代细菌DNA。那么问题来了，这种古老的细菌DNA在多大程度上发挥了作用?
有史以来发射的最小卫星
本周，一枚从俄罗斯发射的第聂伯火箭打破了单次任务中将32个不同的物体送入轨道的最多有效载荷的记录。前一天，一枚美国火箭将29颗卫星送入轨道。但是为什么我们要向太空发射这么多的物体呢?
虽然这些物体看起来很多，但大多数都是立方体卫星——体积和果汁盒一样小的卫星(1升)。
这些卫星为在太空中测试新设备和技术提供了一种相对廉价的方式，在装载了主要有效载荷后，将火箭通常剩下的少量空间填满。虽然据估计，每颗立方体卫星的燃料成本为4万美元，但与一枚火箭的1.15亿美元成本相比，这似乎是一种经济的方式，可以让学生和其他教育团体有机会测试太空旅行的未来。
当火箭的头锥体断裂时，立方体卫星从火箭中弹出。虽然它们没有推进器，但它们以足够高的速度进入近地轨道，在那里它们可以停留大约一个月，然后与地球大气层的摩擦导致它们减速并在返回地球时燃烧。
作为本周发射的一部分，世界上最小的功能卫星，一个称为口袋PUCP传感器的温度传感器被部署。它长8厘米，重仅97克，为现有技术的小型化提供了机会，可以在未来的任务中节省燃料和成本。
英国参与发射的立方体卫星包括Funcube1,学生只需要一个USB加密狗和一个小天线就可以接收信息;伦敦帝国理工学院开发的“电影院2号”和“电影院3号”卫星，以及用于研究地球磁场的名为“魔法”的小型磁力计。
错误记忆
加州大学的研究人员发现，即使是具有高度自传式记忆的人，也会被设计出来制造错误记忆的把戏所欺骗。
很长一段时间以来，人们都知道人类的记忆不是特别准确。当我们记住某件事时，它不像回放电影片段那样简单——我们必须重建事件，这就给了错误记忆的机会。但这项发表在《美国科学院院刊》上的研究首次测试了那些对自己的生活有着惊人记忆力的人。
这组人可以回忆起他们一生中任何一天发生的事情，从童年中期开始。他们能记住某一天是哪一天，当天吃了什么，以及发生的任何重大事件。对于可核查的事实，他们的正确率高达97%。但事实证明，拥有如此惊人的记忆力并不能让你免受错误记忆的影响。
产生错误记忆的一个经典方法是给人们一个相关的单词列表，但遗漏了与他们所有人都有联系的最明显的单词——所以你可能会说:sugar, sour, honey, candy，但不说sweet。当被要求记住单词时，很大比例的人会说sweet是present，并且对这个答案非常有信心。这项研究发现，“超级记忆者”和正常人一样容易被这个任务愚弄。
他们还尝试了其他几个错误记忆任务:首先，他们给参与者看一段视频，然后让他们读一段关于视频的故事，其中一些细节发生了变化;在另一项研究中，他们询问了没有录像的真实事件——通常人们都说看到了。
在他们使用的所有测试中，超级记忆者和对照组参与者一样容易被愚弄，在某些情况下，更容易被愚弄。这很重要，因为这表明他们在记忆事物时使用的过程和其他人一样，尽管他们的能力令人难以置信。关于他们的生活肯定很少或没有错误的信息，这使得他们能够正常地给出如此可靠的答案。
失去嗅觉
和邓肯·博克，第五感
嗅觉是一种鲜为人知的感觉，通常被认为不如视觉或听觉重要。但与我们大脑情感中心的紧密联系意味着它在你可能从未想象过的方面很重要……
我们大多数人在患感冒的时候都会经历一种暂时的嗅觉缺失，或者失去嗅觉，但是永久失去嗅觉会是什么感觉呢?邓肯·博克本人就是一名嗅觉缺失症患者，他成立了英国首个支持嗅觉和味觉障碍患者的慈善组织——第五感。金妮·史密斯在剑桥科学中心会见了他，以了解更多关于这种疾病的情况。
邓肯:这是一种非常普遍的情况，比人们想象的还要普遍。但很明显，如果你在街上看到一个没有嗅觉的人，你是不会知道的，对吧?引起嗅觉的原因有很多——头部受伤、普通感冒、慢性鼻窦炎，有些人甚至天生没有嗅觉。
金妮-这是你自己的问题吗?
邓肯:是的，我在2005年头部严重受伤后失去了嗅觉。
金妮——你是不是在头部受了伤昏过去之后突然就闻不到东西了?
邓肯:嗯，我在医院住了一个星期，出院后我第一次注意到这是我出院后吃的第一顿像样的饭，是我爸爸做的意大利烩饭，我喝了一杯酒。我边吃边喝边想，这东西真的没什么味道。没有味道，就是因为这样，在那之后，我意识到我根本闻不到任何东西。
金妮-你意识到这一点时是什么感觉?你是否觉得生活中缺少了什么?
邓肯-一开始没有。我去找我的医生，告诉他们这件事，看看他们会怎么说。我得到的回答是，“哦，是的。我听说过这种情况，以前在头部受伤后也发生过。我们对嗅觉所知不多。目前还没有治疗方法，事实上根本没有治愈方法。它可能会自己回来，但如果它不回来，那就完了。你只能继续做下去了。至少只有你的嗅觉有问题。情况可能会更糟。” And that was my attitude really. After that, I thought well, I've been told nothing can be done. I'm not even going to think about it. I suppose I buried my head in the sand.
金妮——我想这可能会是很多人的反应，在所有的感官中，嗅觉可能是最不重要的失去之一。我的意思是，你认为狗需要嗅觉，但是人类，我们似乎不太使用它。
邓肯——我意识到在事故发生后的几年里，我的生活在很多方面发生了变化，但我从来没有真正弄清楚为什么。基本上，在我的生活中没有任何经历像以前那样愉快、丰富、丰富、生动。直到几年后的2011年，我读了一本关于别人经历的书，我才真正开始了解这一点，并了解嗅觉最初对我的作用。在那之前，我从来没想过。关于嗅觉的问题是，它在一个非常深刻和复杂的层面上起作用。它与我们的情感，记忆，情绪密切相关，它与生活的各个方面都有关系，但除非我们仔细思考，否则我们永远不会真正欣赏它。
金妮:那么，我们知道有多少人受到这类疾病的影响吗?
邓肯——在英国从来没有进行过任何类型的研究来确定嗅觉缺失的患病率。这是第五感官在适当的时候要做的事情。我们依赖于来自欧洲和美国研究的估计，这些研究表明，大约5%的人口受到嗅觉丧失的影响，无论是完全丧失还是严重丧失。第五感觉最近对它的所有成员做了一个调查来建立并得到一些数据关于嗅觉障碍和嗅觉丧失对生活质量的影响。50%的受访者表示他们患有抑郁症，60%的人表示他们经历过孤立感，感觉与朋友和家人隔绝，65%的人表示这真的影响了他们与伴侣、家人和朋友的关系。
金妮——哇!这不是一个好数字。有什么可以帮助患者的吗?有没有什么方法可以让嗅觉消失得更好，或者只是提高生活质量?
邓肯:有趣的是，有潜在的治疗方法。现在，治疗很大程度上取决于病因。就我而言，头部受伤，主要有两个原因。其中之一就是大脑额叶本身的损伤。如果是这样的话，那么它不太可能永远不会回来。然而，即使这样，也有一些案例，人们在10年后自发地恢复了他们的嗅觉，有这样的故事。
但是对于鼻窦有问题的人，对于那些因为感冒而嗅觉丧失的人来说，有一些潜在的事情是可以做的。第五感正在与英国少数几位对诊断和治疗嗅觉和味觉障碍患者感兴趣的顶尖医学专家合作。卡尔·菲尔波特先生就是其中之一，他经营着英国第一家专门治疗嗅觉和味觉障碍的NHS诊所。菲尔波特说，在他诊所就诊的病人中，大约75%的人都有可能治愈的问题。然而，大多数人去看医生时都被告知无能为力。所以，第五感正在做的一件重要的事情就是为人们充当这些医学专家的路标。好像在说，“看，这些人在外面治疗病人。和你的全科医生谈谈。试着转介给他们，也许能做点什么。”
我喜欢你走路的样子
与卢卡·都灵，亚历山大·弗莱明中心，雅典
当我们闻到某种气味时，那是因为小分子进入了我们的鼻子，被传感器探测到了。但是这种检测到底是怎样的
作品一直是一些争议的主题。卢卡·都灵是第一个提出不是分子的形状，而是它的运动方式，影响着发送到我们大脑的信号，以及我们闻到的气味的人之一。凯特·兰布尔(Kate Lamble)采访了他，以了解当前的“形状理论”是如何运作的。
卢卡:流行的理论是，在某种程度上仍然是，一个给定分子的气味是写在它的形状上的。鼻子里不同的感受器会感受到分子的某些部分，然后向大脑报告。这是主流观点，正如我所说，我很确定大多数人仍然会这么想，我提出了一个不同的理论。
凯特:是什么让你觉得钥匙里有一把锁，这些分子正好合在一起的想法可能有更多的东西?
卢卡:首先，从某种意义上说，理论是一种节省劳动力的工具，如果一个人有关于气味如何被写入分子的理论，而你碰巧正在制造，比如说，闻到香味或味道的分子，你就会知道如何制造一个。你会确切地知道在分子中加入什么才能让它闻起来像玫瑰或香蕉，或者其他什么。这绝对不是事实。事实上，制造分子的人制造了成千上万个分子，却永远无法预测分子的气味。另一个主要问题是我们可以闻到化学基团。让我们以SH为例——众所周知，SH几乎可以让臭鸡蛋的任何分子闻起来都有臭味。它是如何探测到在所有这些分子中都有SH而不是，比如说，OH，它闻起来没有硫磺的味道而且形状也很相似。所以，这是真正让我感兴趣的事情，这不能用形状理论来解释。
凯特:那么，如果形状如此相似的分子闻起来却如此不同，你的理论与之有何不同?
卢卡:首先，这不是我的理论。它最初是在20世纪30年代由马尔科姆·戴森提出的，它基本上是一个非常简单的，一个化学家，一个化学家在那个时代是如何识别一个未知分子的?答案是，我们把它放进红外线分光镜里然后测量它的振动。振动非常非常独特，它们告诉你官能团。它们告诉你里面有什么，而且每个分子，因为原子的连接方式不同，在光谱中会有不同的指纹(所谓的)部分。因此，马尔科姆·戴森和其他人被一个事实震惊了，那就是分光镜的行为在某种意义上和鼻子很像，它能给你同样的信息。在那些日子里，它被礼貌地接受，事实上，它被礼貌地接受了很长一段时间。但随着我们对感受器和生物学的了解越来越多，似乎有一个无法克服的问题，那就是没有办法用感受器来测量振动。我在1996年带来的是一个直接的生物机制它实际上可以传递一个生物分光镜。
凯特:那么，不同的分子振动有什么不同呢?
卢卡:假设一个分子由10个原子组成，在10个原子的情况下，它有24种不同的振动。如果你把同样的10个原子以不同的方式排列，你会发现振动正在发生变化。一个简单的类比是，如果你有两个不同形状或大小的金属球，你用木勺敲击它们，它们会发出不同的声音。分子，因为连接原子的弹簧会有一个独特的振动谱如果你改变连接，谱就会改变。
凯特:我们以前不认为鼻子和这些感受器可以接收到这些振动。是不是因为我们对生物工作原理的理解有了进展，你现在认为鼻子可以感知到这些振动?
卢卡:嗯，是的。人们对生物物理学的一个子领域——量子生物学——产生了相当大的兴趣，人们意识到，在生物学的某些领域，除非引入量子力学，否则你根本不明白发生了什么。现在，我提出的机制，是一个纳米级的机制，涉及到电子从一个地方跳到另一个地方，当它们跳跃的时候，它们撞到有气味的分子，使它振动。然后你就可以有一个基于蛋白质的系统，它能够检测到分子的振动，并与之结合。
凯特-我们有什么证据?说这些电子从一个地方跳到另一个地方很好，大概我们不能在显微镜下看到这些。那么，你如何做一个实验来弄清楚我们是如何感知气味的呢?
卢卡:你说得完全正确——到目前为止，我们还没有能够测量到嗅觉感受器内部的电子运动，更谦虚地说，我们试图做的，事实上，在过去的几年里，我们成功地做到了，就是证明果蝇可以区分形状相同的分子，只是振动不同。这样做的方法其实很简单。你取一个已知的有气味的分子——不管它是什么，X——你用重氢取代分子中的氢。重氢，也叫氘，大小和形状完全一样，因为它是氢，但它在原子中间的小原子核里有一个额外的中子，所以它更重。所以，所有涉及到氢运动的分子振动都减慢了因为氢更重。所以，最大的问题是:这两种分子闻起来不同吗?所以，我们发现，果蝇确实可以闻到氘的存在，最近我们用麝香对人类做了同样的事情，我们发现人类可以很容易地区分它们。
凯特:你提到这个理论在20世纪30年代第一次被提出时，你说它被礼貌地接受了，你的第一次实验遭到了很多批评。有一次重复了你的一个实验发现人类无法分辨氢和氘的气味。你是如何回应这些批评的?
卢卡:首先，事实证明那篇论文是绝对正确的。看起来，如果分子很小，它有——比如说，在我们讨论的分子的例子中，它被称为苯乙酮——它只有8个氢，很明显，如果有区别的话，它太小了，人类无法准确地检测到它。我们的结果证实了一项研究，即你无法闻到这种特定分子的差异。但是我们决定直接选择氢更多的分子，因为这样效果会更大，结果就是这样。有28个氢的麝香，你会发现人们可以闻到不同。
Kate -你还需要做什么实验来让你的理论被完全接受?
卢卡:我完全不知道。马克斯·普朗克说人们不会改变主意。他们就这样死了。
为什么有些人可以，而有些人不行
我是桑格研究所的达伦·洛根
有些气味和味道有些人喜欢，但有些人讨厌。达伦·洛根(Darren Logan)在剑桥大学桑格研究所(Sanger Institute)工作，研究对气味反应的基因基础。他对金妮·史密斯说。
金妮:为什么不同的人反应不同?为什么我喜欢球芽甘蓝和
凯特讨厌他们?
达伦:嗯，这最终取决于你的基因。我们都有嗅觉受体基因，这些基因编码检测不同气味的蛋白质。事实证明，在整个人群中，我们实际上有大量的这些变异。所以，如果我有一个基因的副本，而你有一个不同的基因副本，也许我能闻到，而你不能。因此，我会对它产生偏好，而你不会，因为你闻不到。当我们把几百个与嗅觉有关的基因的差异加起来，最终的意思是我们对世界的嗅觉都略有不同。
金妮:那么，这是否意味着我们每个人的鼻子里都有稍微不同的感受器?
达伦:是的，这实际上是最近几年才意识到的。这些基因的差异程度是非常惊人的。事实上，它们可能是人类除了免疫系统之外最多变的基因。
金妮——你是怎么研究这样的东西的?
达伦:其实很难。所以，我们倾向于研究模式生物，主要是蠕虫，苍蝇和老鼠。这样做的原因是我们可以训练它们对不同的气味做出反应。所以，当我们在不同的动物身上有这些基因的不同版本时，我们可以问动物什么时候能闻到这种气味，它可以被训练来闻到这种气味，什么时候不能它不能被训练来闻到这种气味。因此，通过询问他们对不同气味的反应，我们可以找出他们拥有的基因版本。
金妮:那么，这是否意味着你可以培育出能闻和闻不到不同气味的老鼠?
达伦:当然，是的。事实上，我们已经这么做了，但我们并不是有意的。所以，我们大概有20个左右的近交系的老鼠，我们在世界各地普遍使用。我们意识到的是，只是偶然，其中一些人能闻或闻不到某些气味。
金妮:什么样的气味是由一两个基因控制的?
Darren -一个著名的例子，是1977年发现的最早的例子之一，是最常用的实验室老鼠品种之一，叫做Black 6。事实证明，它闻不到一种叫做异戊酸的化学物质。异戊酸是运动袜或蓝纹奶酪的汗味。有一种小老鼠闻不到奶酪。因此，在我的实验室里，我们目前正在努力找出导致这种情况的基因。
金妮-听起来这基因不错，如果你和我住在一起，我的袜子到处乱放。
达伦:当然。实际上，人类也有这些被称为特异性嗅觉缺失症就像我们之前听到的，一般嗅觉缺失症是指我们闻不到任何东西。一种特殊的嗅觉缺失症是指我们闻不到一种东西。人类对异戊酸也有特殊的嗅觉。所以确实有人闻不到这些东西。
金妮——哦，真幸运。现在，我想你实际上带来了一些不同气味的小瓶子，我们中的一些人应该能够闻到，而一些人则不能，这是基于基因的。我们可以试一试吗?
达伦:你可以，是的。我没给你带异戊酸是因为它太难闻了，会把你的工作室都熏臭的。我还带了一样东西。所以，我会把它传下去，看看你们谁能分辨出这是什么味道。
凯特-让我试试。我肯定能闻到什么。很甜蜜，但我无法准确地指出它是什么。我能问一下吗?我有我们家所说的著名的兰布尔鼻子。如果我有额外的感官，我比金妮有优势吗?
达伦:也许吧。我的意思是，其中也有结构因素。所以，如果你的鼻子有良好的气流，你的嗅觉就会更好，而鼻中隔偏离的人往往很难闻到气味。我在这里都能闻到。
凯特:你能指出来吗?
金妮-我肯定能闻到什么。有点甜，就像糖果店的棉花糖一样。非常愉快。
达伦:你很接近了。它实际上是- ionone的味道，这是帕尔马紫罗兰的独特气味。
凯特-哦，是的。现在，你告诉我。我可以把它定位到你不想吃太多的70年代的甜食。
达伦:没错。有趣的是，就在今年，一个叫杰里米·麦克雷的人做了一项非常漂亮的研究他是我在桑格的同事。他们发现18%的英国人闻不到或者根本闻不到。但他们也在一篇很好的论文中表明，能闻到这种气味的人比闻不到的人更喜欢含有这种化学物质的空气清新剂或洗涤剂。所以现在我们开始明白，我们闻到不同化学物质的能力也会影响我们对消费品的选择。
金妮-所以，我们都能闻到这个就意味着我们都有相同的基因。
达伦:没错。
金妮-你又带了一个吗?
达伦:是的。我又带了一个。这个可能稍微简单一些。把这个传下去。
凯特-这对我来说太强烈了。我不太擅长指出它们是什么。他们应该有一个像看图猜字这样的新游戏。
金妮——哦，对了。这真的是……
凯特:真的很不愉快。
金妮——不，那是花粉。这让我想起了花粉热。
凯特:像草一样。
达伦:当然，是的。这个叫做独联体-3己烯醛，也被称为叶醇，它是割草的气味。它很特别，3%的英国人闻不出来。所以很明显，你们两个可以。
金妮——嗅觉超级棒!
凯特-但是你会把它和一些消极的东西联系在一起，比如花粉热。
金妮-是啊，对我来说那绝对是难闻的味道。
达伦:这很有趣，因为它经常被使用——有些人相信独联体己烯醛对我们有某种与生俱来的意义，因此，它经常被用于芳香疗法，让人放松。
凯特-除了金妮。
金妮——不，它让我觉得我的眼睛要开始痒了，我的鼻子要开始流鼻涕了，尽管事实并非如此。但它确实让我想到了这一点。迷人的!那么，为什么我们会有这些差异呢?我们有什么想法吗?
达伦:所以，有两个理论。一种是，某些气味是否具有某种进化优势，我们实际上还没有很好的证据来证明这一点，也许是因为我们对它们的研究还不够。另一种说法是基因漂变。基本上，闻或不闻没有真正的优势。所以随着时间的推移，基因突变和改变，所以有些人可以，有些人不能。
嗅探信息素
Greg Jefferis, MRC分子生物学实验室
嗅觉很重要，它能让我们品尝食物，甚至能触发记忆。但
在一些动物身上，一种叫做信息素的特殊分子也能引发某些行为，比如交配。凯特·兰布尔采访了来自剑桥医学研究委员会分子生物学实验室(MRC LMB)的格雷格·杰弗里斯，该实验室研究了果蝇的气味和行为之间的途径
格雷格:我想信息素是一种特殊的气味分子，用来在一个物种的个体之间进行交流。它是由一个物种的一个成员产生的，用来向异性发出信号，这是一个典型的例子，性信息素。所以，通常也有一个专门的检测过程，我们特别感兴趣的是，当这些气味被检测到时，大脑里发生了什么。
凯特:如果我们观察信息素，它看起来和正常的气味分子有什么不同吗?
格雷格:不，不是很特别，事实上，有一些信息素可以被我们的主要嗅觉上皮检测到，也就是鼻子，这对某些物种有非常特殊的意义。
凯特:所以，如果他们看起来没有任何不同，我想这是关于如何接受它。嗅觉信息素是如何转化为动物的行为的?
格雷格:所以，就像任何气味一样，首先这个小分子需要扩散到你鼻子顶部的受体，并与那里的受体结合。使用昆虫的一个关键优势是，这些受体和分子已经被识别了一段时间。所以，一旦它与受体结合，它就会使受体所在的神经元具有电活性，这样，你就把这种化学结合转化为电信号，然后与大脑的其他部分交流，触发行为反应。
凯特:你在果蝇身上研究了这个。为什么果蝇是这么好的研究对象?
格雷格:有各种各样的原因。有很多人已经研究果蝇很多年了。显然，有各种各样的强大工具。还有一个复杂性的问题。果蝇只有50个受体基因，而老鼠有1300个嗅觉受体基因。所以，在果蝇身上比在老鼠身上更容易找到一种特定气味的受体。而且，一旦你找到了受体，在苍蝇身上做实验就容易多了，我们可以尝试弄清楚苍蝇的大脑是如何处理这些信息的，这就是我的实验室正在做的工作。
那么，果蝇对什么信息素有反应呢?
格雷格:研究得最好的是一种叫做cva顺式醋酸牛痘酯的信息素。这是一种由雄性果蝇产生的分子，它向雄性和雌性发出信号。所以，它似乎对女性很有吸引力。这使它们更愿意与雄性交配，但这对雄性来说是排斥的。这实际上使它们更有攻击性，更容易相互争斗。这很有趣，对吧?这是相同的分子，但对两性的影响不同。
凯特:真有意思。我们收到了一封来自Teo Gibson的电子邮件，他问我们:“人类能闻到信息素吗?还是这只是一个神话?”
格雷格:我认为这部分取决于你对信息素的定义。所以，我认为最经典的观点之一是信息素应该是一种具有某种无条件反应的分子。那就是你第一次闻到它，它会让你产生某种行为当你闻到信息素的时候，你总是会产生这种行为。当然，我们希望大多数事情都是高度情境化的，尤其是人类，有很多信号相互作用，也有很多学习过程。大多数关于人类信息素的研究都发现很难将后天习得的联系与先天的联系区分开来。
凯特:我可以想象，对于人类来说，也有很多意志，果蝇会自动对某些事情做出反应，而我们可以在一定程度上阻止自己。Teo接着说，她之前读过一篇文章，说的是一个女人根据汗衫的气味来判断一个男人的品种是否值得。这是真的吗?
格雷格-所以，也许我们应该把达伦(来自威康信托桑格研究所的洛根)请来。我认为他至少在处理这类问题上有很多经验，如果不是闻难闻的t恤，但是……
达伦:所以，这项研究确实表明人们在月经周期的某些时候更喜欢与自己无关的人的气味，女人就是这样。这是一种经典的方法，让人们不化妆，穿着一件白t恤睡觉，然后闻它。这可不是什么令人愉快的实验。所以，这类实验有相当长的历史。事实上，似乎有某种影响。我们还不知道它是如何工作的，人们闻到的是什么。
金妮史密斯-现在，达伦，我想你之前告诉过我，你实际上有一个人类信息素的例子。对吗?
达伦:这是一种叫做雄烯酮的化学物质，它首先在雄性猪的唾液中被发现，它使雌性猪发狂。随后，人们在男性汗液中发现了它，因此，人们对它进行了研究，因为它在猪身上的信息素特性被认为是一种人类信息素。有趣的是，不同的人闻起来味道也不一样。所以，如果你想闻一下，告诉我你能不能闻到……
凯特:这是一个关于你性格的小测验。你可不想做错
达伦:所以，很多人根本闻不到。
凯特-我闻到了什么。这不会让我抓狂。很甜蜜，但对我来说很微妙。
达伦:这很有趣。你呢，金妮?
凯特-他肯定对我的性格了如指掌，我不想在节目中透露。
金妮——我什么也没闻到。
凯特-你什么都闻不到。
金妮——没什么。
达伦-所以，大多数人描述这是尿或恶心或出汗的某种方式。但一小部分人认为它是甜的，很多人也能闻到它的味道。我闻不到，所以我们有一个人可以闻到它，而且很喜欢它。我认为关于这种化学物质的另一个有趣的事情是不管它潜在的信息素特性是什么它可能是最多变的气味，对它的反应也是最多变的。所以，我想说，这是否是一种信息素，目前还没有定论，但这确实是一种有趣的气味。
神经损伤会影响嗅觉吗?
凯特·兰布尔-彼得刚打来电话。他想知道神经损伤会在多大程度上影响你的嗅觉。他说，有一次撞到了头，导致他暂时失去了嗅觉，对醋味产生了永久的厌恶。这是怎么回事?
达伦·洛根-所以，头部受伤后大脑受损的影响通常是失去嗅觉，这可能有两个原因。首先，你的嗅觉神经元可能会被切断，这是非常糟糕的，通常会导致永久性的损失。其次，当它撞到你的头骨前部时，你的大脑前部可能会有瘀伤，因为你的大脑是软的，而你的头骨是硬的。所以，你的动作非常不和谐，你可能会有瘀伤，这可能是永久性的，也可能是暂时的嗅觉丧失。为什么他输给了醋?我不知道。
为什么我们不再注意气味?
Greg Jefferis:所以，基本上，任何感觉系统都可以适应，实际上它可以在不同的层次上适应。人们经常在入门课上举这个例子——你的衣服，你往往会忘记你穿着它们。显然，如果你不戴它们，这将是一个坏消息，但你确实倾向于忘记这种感官体验，一段时间后，你会习惯它。你的眼睛也一样，你会习惯特定环境中的光线水平以及它们在感觉细胞中的适应性。所以，大多数嗅觉受体也是如此。在大脑的下游也有一些机制会调节你对特定气味的反应。
你能闻到恐惧吗?
达伦:所以，动物当然可以闻到恐惧，而且有类似于信息素的kyromones，但在物种之间起作用。例如，一些捕食者的气味就像激素一样，所以它们的猎物天生就害怕它们。人类是否能闻到恐惧，我不知道。然而，当我们害怕的时候，我们肯定会出汗，而且会有更刺鼻的汗味，也许这就是人们说他们能闻到恐惧的意思。
狗是如何嗅出癌症的?
达伦:所以，狗的嗅觉非常发达。事实上，我们认为狗和老鼠可能是动物王国中嗅觉最好的。因此，一些研究小组最近一直在使用狗的这种非常敏感的鼻子，看看我们是否可以用它们来检测与某些疾病相关的化学模式。已经对女性的前列腺癌和卵巢癌进行了研究。研究表明，狗狗确实能在人患癌症后察觉到尿液气味的不同。我们不知道狗能感觉到的化学物质是什么，所以我们还不能用这些化学物质进行诊断筛选。
为什么气味会触发记忆?
Greg Jefferis——我认为这是有争议的。从鼻子开始的嗅觉系统和大脑中存储和回忆记忆的部分之间肯定有相当直接的联系。这种直接的联系是否对我们经常感受到或听到的气味选择性地触发记忆很重要，我不太确定。
另一种观点是，气味只是非常具体的东西，这就是为什么它们能够触发非常具体的记忆，从你大脑中的所有东西中挑选出来。所以我想这里有两种可能的想法。
为什么我忽视了显而易见的事实?
那么为什么朱丽叶找不到她的眼镜呢?她发誓没有眼镜她照样能看见，那她为什么忽略了去找眼镜呢?伦敦大学学院的Nilli Lavie教授。
Nilli Lavie -这是因为当大脑负荷过重时，人们会经历一种我们称之为负荷性失明的现象。多任务处理通常会使大脑超负荷，这将导致大脑的某些部分暂时无法对环境做出反应。
所以朱丽叶在找她的眼镜的时候，她的思绪超载了。但是她的大脑是怎么回事，为什么她看不到她特别要找的东西呢?
Nilli Lavie——如果有某种信息存在，那眼睛是看不见的。同样重要的是，信息被记录在视觉皮层中。然而，在超负荷的情况下，视觉皮层会暂时无法对视觉环境做出反应，这将导致失明的体验。当然，这并不是真正的失明，但是因为视觉皮层并没有在这个例子中记录这副眼镜，我们经历了一种皮层形式的失明。
汉娜-信息超载，导致视觉皮层失明。感谢Juliet的提问和Nilli的回答
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