２００４年诺贝尔医学奖解读

瑞典卡卡医学院2004年10月4日决定，把当年的诺贝尔生理学或医学奖授予两名美国科学家：现年58岁的理查德·阿克塞尔和现年57岁的琳达·巴克，以表彰两人在气味受体和嗅觉系统组织方式研究中作出的贡献。

这两位科学家共同发现了人体“气味感受器”的大型基因家族，这使我们得以理解“人类为什么能够自觉感受到春天紫丁香的香气，并在任何时候都能提取出这种嗅觉上的记忆”。两位科学家因为他们的努力而获得了138万美元的奖励。

琳达·巴克和她的导师理查德·阿克塞尔一直在努力找出人类嗅觉和味觉的秘密，而且已经在这方面工作了14年。琳达·巴克说:“首先要找出哺乳动物如何分辨这么多气味，其次是神经系统如何把这么多不同的化学结构转换成不同的感觉和行为。”

获奖者的研究经历

阿克塞尔和巴克于1991年联合发表论文，宣布他们发现了包括约1000种不同基因的一个基因大家族，以及这些基因对应着的相同数目的气味受体种类。之后两人各自独立研究，从分子层面到细胞组织层面清楚地阐明了嗅觉系统的工作原理。

阿克塞尔1946年7月2日生于美国纽约。他1967年在美国哥伦比亚大学获得学士学位，1970年取得美国约翰斯·霍普金斯大学医学博士学位，现就职于美国哥伦比亚大学霍华德·休斯医学研究所，任生物化学、分子生物物理学和病理学教授。

巴克1947年1月29日生于美国西雅图。1975年她获得了美国华盛顿大学的心理学和微生物学的学士学位。1980年在美国得克萨斯大学西南医学中心取得免疫学博士学位后，她曾在1980年至1984年间在美国哥伦比亚大学进行博士后研究。巴克现任职于美国西雅图的弗雷德·哈钦森癌症研究中心，她是美国国家科学院院士。

他们为何获奖

在人类诸种感觉中，嗅觉产生机理一直是最难解开的谜团之一。人能够分辨和记忆约1万种不同的气味，但人具有这种能力的基本原理是什么？2004年度诺贝尔生理学或医学奖获奖者、美国科学家理查德·阿克塞尔和琳达·巴克，通过自己开拓性的工作找到了解开这一谜底的钥匙，清楚地阐明了人类嗅觉系统的工作方式。

两位科学家的研究揭示，有气味的物质会首先与气味受体结合，这些气味受体位于鼻上皮的气味受体细胞中。气味受体被气味分子激活后，气味受体细胞就会产生电信号，这些信号随后被传输到大脑的嗅球的微小区域中，并进而传至大脑其他区域，结合成特定模式。由此，人就能有意识地感受到比如茉莉花的香味,并在另一个时候想起这种气味。

阿克塞尔和巴克发现，人体约有1000个基因用来编码气味受体细胞膜上的不同气味受体，这占人体基因总数的3%。他们的研究显示，人的嗅觉系统具有高度“专业化”的特征。比如，每个气味受体细胞仅表达出一种气味受体基因，气味受体细胞的种类与气味受体完全相同。气味受体细胞会将神经信号传递至大脑嗅球中被称为“嗅小球”的微小结构。人的大脑中约有2000个“嗅小球”，数量是气味受体细胞种类的2倍。“嗅小球”也非常的“专业化”，携带相同受体的气味受体细胞会将神经信号传递到相应的“嗅小球”中，也就是说，来自具有相同受体的细胞的信息会在相同的“嗅小球”中集中。嗅小球随后又会激活被称为僧帽细胞的神经细胞，每个“嗅小球”只激活一个僧帽细胞，使人的嗅觉系统中信息传输的“专业性”仍得到保持。僧帽细胞然后将信息传输到大脑其他部分。结果，来自不同类型气味受体的信息组合成与特定气味相对应的模式，大脑最终有意识地感知到特定的气味。

两位科学家在研究中发现，每个气味受体细胞会对有限的几种相关分子作出反应。绝大多数气味都是由多种气体分子组成的，其中每种气体分子会激活相应的多个气味受体，并会通过“嗅小球”和大脑其他区域的信号传递而组合成一定的气味模式。尽管气味受体只有约1000种，但它们可以产生大量的组合，形成大量的气味模式，这也就是人们能够辨别和记忆约1万种不同气味的基础。

阿克塞尔和巴克所发现的嗅觉系统组织原理，对研究人体其他感觉系统也具有价值。例如，他们发现，鼻上皮其他区域还存在能够检测信息素的受体，这些受体与气味受体存在相似。另外，科学家们还发现，舌头味蕾中也存在与气味受体类似的受体。

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