當(dāng)老鼠嗅到貓的存在，它會本能地躲避貓，以免成為盤中餐。那么老鼠是如何做到的？美國西北大學(xué)一項關(guān)于嗅覺受體的研究表明，造成“老鼠怕貓”行為的關(guān)鍵，就是一個基因。
神經(jīng)生物學(xué)家托馬斯-波扎（Thomas Bozza）領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，敲除老鼠的一個嗅覺受體基因，就會造成其行為上的變化。TAAR4，這個基因編碼一個受體，這個受體對食肉動物尿液中一種豐富的化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)生應(yīng)答。正常的老鼠具有本能地避開捕食者氣味的能力，相反，缺少TAAR4基因的老鼠則不會。
這項4月28日發(fā)表在Nature的研究，讓我們對嗅覺有了新的理解：僅僅是一個基因之差，結(jié)果就會大不同。
與視覺相比，我們對嗅覺受體的研究非常少。色覺的產(chǎn)生依賴于眼中感覺神經(jīng)元的三種光敏受體的協(xié)同作用。如果其中一種光敏受體產(chǎn)生突變，就會造成色盲。“要理解這三種光敏受體的重要性以及其進(jìn)化歷程并不困難，但嗅覺系統(tǒng)更為復(fù)雜。” 波扎說道，他是這項研究的作者，同時也是溫伯格文理學(xué)院的神經(jīng)生物學(xué)助理教授。
人類有三種色覺受體，而嗅覺受體相關(guān)基因則有380個，老鼠甚至有1000多個嗅覺受體基因。而且，咖啡香味和香水這些普通的氣味往往就能激活很多嗅覺受體。波扎說：“在嗅覺研究領(lǐng)域，人們有一個普遍共識，缺少一個嗅覺受體基因是不會對嗅覺造成嚴(yán)重影響的。” 波扎和他的同事希望驗證這一假設(shè)，他們通過基因手段去除一類特定的受體基因，這類受體是“追蹤胺類物質(zhì)”的受體。
波扎的團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，TAAR基因?qū)Π奉愇镔|(zhì)極為敏感，這類胺類物質(zhì)在生物體內(nèi)廣泛存在，并且主要存在于腐爛物質(zhì)和代謝物中。老鼠和人一樣，都會本能地避開這些難聞腥臭的胺類物質(zhì)。
波扎團(tuán)隊的博士后亞當(dāng)-德文（本研究的第一作者）以及碩士羅德里格？帕西菲科，他們培育出了缺少所有14個TAAR基因的老鼠。發(fā)現(xiàn)，這些老鼠不再反感胺類物質(zhì)。隨后，研究者僅僅只敲除TAAR4基因，TAAR4基因編碼的受體僅對苯乙胺做出應(yīng)答，苯乙胺是一種在食肉動物尿液中含量很高的物質(zhì)。有趣的是，缺少TAAR4的老鼠不會對苯乙胺做出應(yīng)答，換句話說，它們不再害怕嗅到貓的尿液，但對其他胺類物質(zhì)卻沒有此反應(yīng)。“看到這樣的選擇應(yīng)答真是太激動人心了，只要敲除老鼠的一個嗅覺受體基因，就能改變它們的行為。”德文說。
到目前為止，研究人員發(fā)現(xiàn)的所有的哺乳動物中都存在TAAR基因，人類也一樣。“事實上，這么多動物保留有TAAR基因，這就意味著這類基因?qū)τ谖覀兊纳媸种匾?rdquo; 波扎說。
我們認(rèn)為TARR基因能使動物對胺類物質(zhì)十分敏感。另外，TAAR基因?qū)θ祟惖淖饔靡苍S是讓我們避開富含胺類的腐爛物質(zhì)。確切地說，TAAR基因的作用機(jī)理或許是向大腦的特定區(qū)域傳遞信號，這些區(qū)域與動物的反感逃避行為有關(guān)。
波扎團(tuán)隊近期發(fā)現(xiàn)，人類鼻子中表達(dá)TAAR基因的神經(jīng)元與嗅球的特定區(qū)域連接，嗅球是腦中接收嗅覺信號的第一站。這項研究表明，TAAR基因在老鼠中導(dǎo)致對胺類物質(zhì)的特定應(yīng)答，人類也不例外。“我們希望通過這項研究揭示特定的大腦回路，這將為我們研究哺乳動物的本能行為奠定基礎(chǔ)，這也有助于我們研究神經(jīng)回路是如何影響行為的。” 波扎稱。
這項研究由以下單位提供經(jīng)費資助：美國國立衛(wèi)生院耳聾與其他交流障礙性疾病研究所 (National Institute on Deafness and Other Communication Disorders ， NIDCD），美國白宮基金會 (The Whitehall Foundation)，以及美國腦研究基金會（Brain Research Foundation，BRF）。
