零距離科學：能聞出柏金遜症的「超級嗅覺專員」

文：盧駿揚 （香港中文大學通識教育基礎課程講師）
圖：香港電台

假如要你放棄身上一個感官，你最不情願放棄的是哪個呢？相信不少人會選擇視覺；喜歡音樂的你也許會認為聽覺也是不可缺少的，但剛剛你有想起嗅覺嗎？嗅覺給人的印象總是沒那麼重要的。比起視覺聽覺，仿佛嗅覺的用處不算太大。但嗅覺真的是不重要嗎？在《零距離科學》超人類系列的最新一集中，就讓我們看看嗅覺在人類感官當中有何特別之處。

感官讓我們跟環境展開互動，使我們得以獲取周遭的各種資訊——視覺感應光線，聽覺感應聲波，而嗅覺則感應氣味 （odor）。但氣味又是甚麼來的呢？嚴格來說，「嗅覺感應氣味」這一句未必是對嗅覺最準確的描述。氣味是由嗅覺系統所產生的一種感官經驗（perception），但嗅覺系统真正所接收、所感應的則是各式各樣飄浮於空中的「化合物」（molecules）。為了捕獲這些化合物，我們鼻孔裡鋪滿了數以百萬計的嗅覺受體（olfactory receptors）細胞。化合物一旦跟它們碰觸，受體便會釋出訊號，讓我們產生「聞到」氣味的感覺。

不過化合物種類繁多，多得無可估量，那麼人類又能辨別出多少種氣味呢？在1927年，一篇論文曾提出人類可辨別約一萬種氣味，此說後來成為學界共識。但是在2014年，一份刊登在著名《科學》（Science）雜誌上的研究卻把該共識完全推翻，更將數字大輻調高至一萬億（1 trillion） ¹！這無疑是個驚人的數字。

只不過，人類的嗅覺雖是如此細膩，奇怪的是，嗅覺受體的種類卻是不合比例的少。人體身上約有四百種嗅覺受體，遠低於聞到的氣味數量。它們是如何應付數以萬億種氣味呢？科學家認為人類的嗅覺受體並非以單對單（one to one）的方式來感應化合物，而是以組合的形式作多對多（many to many）感應。這樣，即使個別受體的種類不多，組合起來所得到的種類卻也可達天文數字了——正如樂高積木的基本種類雖然有限，我們卻能把它們砌成無窮無盡的作品。

在這一集紀錄片中，我們正可從實例中明白到人類嗅覺強大之處。紀錄片第一部份談到一位擁有超級嗅覺的蘇格蘭老太太祖伊·米恩（Joy Milne）。她的鼻子竟可嗅出柏金遜症。

米恩的丈夫在生時，他不幸患上了柏金遜症，最後也因此而過身。不過在丈夫確診頑疾的六年前，米恩已經留意到一些不尋常跡象——她留意到丈夫聞起來的氣味跟以前有所不同。當然，那時候的她沒可能把這種氣味跟柏金遜病拉上關係。後來丈夫因病發而參加相關的治療小組，米恩留意到在其他患者身上，他們也同樣散發著該獨特氣味。米恩自此懷疑那氣味是否跟柏金遜症有點關係。

2012年，當時米恩丈夫已過身，有一次她參加了英國柏金遜症防治協會（Parkinson’s UK）的外展活動。在研究員蒂洛．庫納特（Tilo Kunath）發表演講後，米恩問了一條問題：「柏金遜病人聞起來會跟常人不同嗎？」這條問題讓米恩成了曼徹斯特大學化學系教授珀迪塔．巴倫（Perdita Barran）研究團隊中的其中一員²。

在初步實驗中，庫納特的團隊找來了十二個人，一半為柏金遜患者，另一半為非患者。面對這十二位研究對象，米恩能正確地指出其中十一位的身體狀況。更神奇的是，雖然米恩對其中一位非患者的判斷是錯誤的——她以為他是患者；後來那位非患者卻真的患上了柏金遜症！由此可見，米恩最初根本並沒有錯判，她只是在該對象病發前就先從他身上嗅出草蛇灰線。所以就結果來說，米恩的準確度可是高達100%。

不過這些氣味是從何而來的呢？巴倫教授也對此問題大感好奇。她們最初直覺以為氣味是從汗水而來的。經過一輪實驗後，團隊卻無法在佈滿汗腺的腋窩處找到該氣味。相反，這些氣味主要在後頸處出現。在機緣巧合下，後來庫納特跟一位皮膚科專家談及此事，那專家立即喊出一詞：脂溢性皮炎 （seborrhea）！團隊循此線索繼續探尋，最終發現柏金遜患者的獨有氣味果然是由皮脂（sebum）而來。

以上提及的研究已在2019年的一份論文中發表出來（米恩在文中被稱為「超級嗅覺專員」 Super Smeller）³。而在該報告中，團隊更分析了患者皮脂裡含有哪些特有的代謝化合物（metabolites），以致產生出該氣味。有了這些資料，團隊就把那些化合物逐一買回來，像熬湯般把它們混在一起，最後讓「超級嗅覺專員」一聞究竟。實驗結果是正面的，「超級嗅覺專員」確認了人工混合的氣味跟患者皮脂中散發的氣味是相近的。

這個研究意義重大，因它藉「超級嗅覺專員」找出了柏金遜患者那獨有氣味的化學成分。只要這些組成的化合物弄清楚，科學家就可以把「超級嗅覺專員」大規模複製出來──以科技製作出相應的「電子鼻」。

紀錄片中段提到一位以色列科學家霍森．海克（Hossam Haick），他是「納米人工鼻」（Nano Artificial Nose （NA-NOSE））的發明者。電子鼻讓醫生能以非入侵性的方法為病人作出檢查及診斷。它的應用範疇當然不限於柏金遜症。無論是癌症、細菌感染、糖尿病等，一切能產生揮發性有機化合物（Volatile Organic Compounds）的身體狀況，電子鼻都能大派用場。它甚至可用於環境監測及食品監測⁴。