茉莉花的香、便便的臭，居然是同一種味道成分，你敢信！

嗅覺(jué)是我們?nèi)祟愔匾母杏X(jué)之一，它主要是通過(guò)人體的嗅神經(jīng)系統(tǒng)和鼻三叉神經(jīng)系統(tǒng)傳遞空氣中有化學(xué)物質(zhì)的信息，這些信息會(huì)被轉(zhuǎn)換成各種不同的氣味。而我們對(duì)于眾多氣味最簡(jiǎn)單直觀的語(yǔ)言描述，就是“香”和“臭”。但實(shí)際上，“香”和“臭”是我們的主觀感受，并不絕對(duì)，甚至可以互相轉(zhuǎn)化。

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1、吲哚，又香又臭的“奇葩”

有一個(gè)顛覆許多人常識(shí)的冷知識(shí)，便是在我們使用的香水里面，基本都含有某種能夠從糞便中提取的化學(xué)物質(zhì)，這種化學(xué)物質(zhì)的名字叫作吲哚（yǐn duǒ）。

吲哚是一種芳香雜環(huán)有機(jī)化合物，這種化合物其實(shí)廣泛分布于各種植物的花朵中，是各種花香味的主要來(lái)源之一。而人類首次人工合成它，是通過(guò)將靛藍(lán)（indigo）和發(fā)煙硫酸（oleum）混合反應(yīng)生成。而吲哚這個(gè)略微拗口的名字的英文音譯來(lái)源indole，正是將上述兩者的英文名合并而成。

吲哚是一種很奇妙的化合物，除了能夠通過(guò)靛藍(lán)和發(fā)煙硫酸反應(yīng)的方法人工制造之外，自然界也在無(wú)時(shí)無(wú)刻地“制造”它。在自然界中，就存在不少種類的細(xì)菌，它們含有色氨酸酶，能夠?qū)⒔M成蛋白質(zhì)的色氨酸分解成吲哚，例如大腸桿菌。

既然提到大腸桿菌，也許就會(huì)引發(fā)許多朋友不太美妙的聯(lián)想。沒(méi)錯(cuò)，人與動(dòng)物的消化道，就是自然界中“生產(chǎn)”吲哚的重要場(chǎng)所！因此，在糞便等排泄物中，其實(shí)同樣含有大量吲哚。除了吲哚，還有它的衍生物——3甲基吲哚（吲哚中一個(gè)碳?xì)滏I中的氫原子被CH3甲基基團(tuán)替代后生成），又被稱之為糞臭素。而無(wú)論吲哚還是糞臭素，都是糞便中臭味的主要來(lái)源，從糞臭素這個(gè)別名就可見一斑。

吲哚（左）與其衍生物糞臭素（右）化學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)比丨圖源：作者提供

吲哚就是這樣一種“又香又臭”性質(zhì)獨(dú)特的化學(xué)物質(zhì)，它除了用于制取香水之外，還被廣泛運(yùn)用于食品、印染、醫(yī)藥等行業(yè)中。尤其是醫(yī)藥行業(yè)，由于它擁有較高的生物活性，因此在抗高血壓、抗增殖、抗病毒、抗腫瘤、鎮(zhèn)痛、抗炎、抗菌等多個(gè)治療領(lǐng)域的藥物中均占有一席之地。

雖然吲哚用途廣泛，但也許有人會(huì)不由自主聯(lián)想到吲哚來(lái)自排泄物，覺(jué)得身上的香水，還有嘴里的食物都不香了。

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這里大家其實(shí)大可以放心，因?yàn)槿祟愒诠I(yè)上大量制取吲哚，并不會(huì)用到上面那些臭烘烘的原料。它既可以通過(guò)分餾的方法從煤焦油中提煉獲取，也可以通過(guò)不同種類有機(jī)化合物的合成制成。

在人類化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的百多年間，前前后后總共研究出了數(shù)十種化工合成吲哚的技術(shù)。目前最普及的當(dāng)屬費(fèi)歇爾法，它主要是用苯肼（jǐng）與醛、酮等有機(jī)化合物在酸的催化下，高溫化合而成。

2、“香”極生“臭”，只因濃度不同

同樣是吲哚，為什么它既能在花朵中呈現(xiàn)出芳香，又能夠成為糞便等排泄物中主要的惡臭味來(lái)源呢？這就與吲哚的濃度有關(guān)系了。在生化醫(yī)學(xué)上一直有一句名言，叫作“拋開劑量談毒性就是耍流氓”，放在吲哚這里，我們同樣也可以說(shuō)“拋開濃度談臭味也是耍流氓”。

在大多數(shù)植物花朵散發(fā)到空氣中的氣體分子里，吲哚含量往往較低，因此我們嗅覺(jué)器官感受到的氣味，帶著淡淡的香氣；而糞便和其他很多蛋白質(zhì)腐爛物質(zhì)，因?yàn)楸患?xì)菌分解出了大量吲哚以及3甲基吲哚，因此釋放到空氣中的氣體分子里，就會(huì)由于吲哚含量過(guò)高而呈現(xiàn)出臭味了。

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實(shí)際上，即使在一些植物的花朵中，也存在因?yàn)獒尫诺倪胚釢舛冗^(guò)高而讓我們嗅到臭味的存在，例如植物界鼎鼎有名的大王花，這種植物另辟蹊徑，它的花朵會(huì)釋放出類似尸體腐爛的臭氣，以吸引蒼蠅為之傳粉，而讓其他動(dòng)物昆蟲避之不及。但是站在大王花的角度來(lái)說(shuō)它也很委屈，它與其他植物花朵一樣，都是釋放富含吲哚的氣體分子，只不過(guò)它“用力過(guò)猛”，釋放的吲哚稍微多了億點(diǎn)點(diǎn)而已。

除此之外，板栗、石楠等植物的花朵在開放時(shí)也會(huì)釋放出讓人不適的氣味，這同樣是因?yàn)檫胚釢舛冗^(guò)高導(dǎo)致。

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相反，同樣也存在動(dòng)物排泄物被人類當(dāng)作香料寶藏的存在，這就是龍涎香。龍涎香是抹香鯨體內(nèi)的腸道結(jié)石，主要來(lái)源于它們吞食魷魚后，難以消化的部分在腸道中長(zhǎng)期積累發(fā)酵而成。按理說(shuō)這種東西應(yīng)該奇臭無(wú)比，但實(shí)際上，龍涎香卻是十分珍貴的香料。它在經(jīng)過(guò)稀釋調(diào)配之后，會(huì)散發(fā)出難以言喻的獨(dú)特香味。而這些香味正是龍涎香中的3甲基吲哚，以及龍涎香醇和降龍涎香醚等化合物混合而成。

3、香臭如何定義，進(jìn)化決定標(biāo)準(zhǔn)

至于為什么隨著吲哚濃度增加，就會(huì)導(dǎo)致人類的嗅覺(jué)感觀從“香”變“臭”，探其根源，大概可以從生物進(jìn)化的角度來(lái)解釋。

“物競(jìng)天擇，適者生存”是進(jìn)化最冰冷的法則，也就是說(shuō)，我們?nèi)祟惸軌虮Ａ舻浇裉斓拇蠖鄶?shù)習(xí)性，都是經(jīng)過(guò)千萬(wàn)年進(jìn)化淘汰后保留下來(lái)的，我們對(duì)“香”和“臭”氣味的判斷也來(lái)自于此。而嗅覺(jué)其本質(zhì)也是人類對(duì)外界環(huán)境信號(hào)的感知手段，它能夠驅(qū)使人類趨利避害，在大自然中生存下去。

從這個(gè)角度上來(lái)說(shuō)，自然界中天然散發(fā)出低濃度吲哚氣體的物質(zhì)，大多是植物綻放的花朵，這就意味著生命的氣息——水果、蜂蜜，豐富的食物來(lái)源，以及成片植物所形成的生態(tài)群落。當(dāng)人類還處于蒙昧階段時(shí)，能夠敏銳嗅到這些氣息并對(duì)它們感到愉悅的老祖先，往往會(huì)追尋這些氣味的源頭，找到比其他地方更適宜生存的環(huán)境處所，因此擁有了更高的生存概率。

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相反，當(dāng)某個(gè)地方散發(fā)出高濃度吲哚氣味時(shí)，這就代表了死亡的氣息——變質(zhì)的食物、腐敗的尸體、糟糕衛(wèi)生環(huán)境導(dǎo)致的瘟疫。這是一種警戒的信號(hào)，讓人類避而遠(yuǎn)之。最初那些基因中不認(rèn)為這些氣味惡臭難聞的人類，他們的死亡率會(huì)比其他人更高，如此一代代進(jìn)化傳承下來(lái)，久而久之，現(xiàn)在的我們，基因中都帶著“低濃度吲哚香，高濃度吲哚臭”的判斷標(biāo)準(zhǔn)了。

其實(shí)不僅僅是人類，許多其他動(dòng)物也有著同樣的行為模式。例如科學(xué)家曾經(jīng)用果蠅做過(guò)一個(gè)實(shí)驗(yàn)。果蠅最喜歡的氣味之一當(dāng)屬乙酸乙酯，這是一種廣泛存在于水果之中的揮發(fā)性香味物質(zhì)。當(dāng)科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)裝置中釋放出低濃度乙酸乙酯時(shí)，果蠅受到吸引朝著氣味源飛去，但當(dāng)科學(xué)家們加大乙酸乙酯劑量，讓其濃度越來(lái)越高時(shí)，果蠅開始朝著相反的方向躲避。這是因?yàn)楦邼舛鹊囊宜嵋阴?huì)對(duì)果蠅產(chǎn)生麻醉作用，這讓果蠅具有生命危險(xiǎn)。億萬(wàn)年來(lái)進(jìn)化成的生存本能，讓果蠅把高濃度的乙酸乙酯判斷為“臭味”，并避而遠(yuǎn)之。

4、時(shí)間沖淡一切，嗅覺(jué)也會(huì)“審美疲勞”

中國(guó)有句古話： “入芝蘭之室，久而不聞其香，入鮑魚之肆，久而不聞其臭”。這同樣是人類的生理機(jī)制所導(dǎo)致。
正如我們?cè)谇懊嬷v到的，嗅覺(jué)的本質(zhì)是為人類感受外界的氣體信號(hào)。在鼻腔的感覺(jué)神經(jīng)元表面，存在大量能夠識(shí)別氣體中揮發(fā)性分子的嗅覺(jué)受體。當(dāng)受體識(shí)別到揮發(fā)性分子刺激之后，會(huì)被激活產(chǎn)生相應(yīng)的神經(jīng)遞質(zhì)，這種神經(jīng)遞質(zhì)傳遞到大腦嗅球之中，從而讓我們“聞”到某種味道。

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但是，人類的神經(jīng)系統(tǒng)還有另外一套適應(yīng)機(jī)制，就是減少對(duì)無(wú)關(guān)緊要的重復(fù)信息的注意力。這種機(jī)制的目的是為了節(jié)省能源和資源，讓大腦能夠?qū)Ｗ⒂谔幚砀匾氖虑椤４騻€(gè)形象的比喻，就是大腦在收到嗅覺(jué)系統(tǒng)傳來(lái)的某種信號(hào)之后，會(huì)回應(yīng)一句“知道了”。在此之后，雖然嗅覺(jué)受體依然會(huì)持續(xù)受到同一種揮發(fā)性分子的刺激，但是神經(jīng)遞質(zhì)的釋放量會(huì)逐漸降低，嗅球中的神經(jīng)元也會(huì)減少興奮性，導(dǎo)致信號(hào)的衰減。這時(shí)候，我們可以認(rèn)為大腦對(duì)這種氣味“審美疲勞”了。

其實(shí)不僅僅是嗅覺(jué)，人類的其他感官同樣遵循這個(gè)機(jī)制。例如在洗澡時(shí)，一開始皮膚覺(jué)得略燙的水會(huì)慢慢變得適應(yīng)；進(jìn)入一個(gè)嘈雜環(huán)境之后，呆一段時(shí)間會(huì)覺(jué)得噪音不那么難以忍受；從暗處來(lái)到明亮的地方，視覺(jué)感受光線從刺眼到不刺眼，都是大腦的這套機(jī)制在起作用。正是有了這套生理機(jī)制，才能讓我們?nèi)祟愒诒３謱?duì)外界環(huán)境信號(hào)警覺(jué)的同時(shí)，又能很快適應(yīng)不同環(huán)境，擁有更強(qiáng)大的生存能力。

供稿單位：重慶科技館

作者：楊震，科普作家。

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