气味是量子振动
**闻到振动的味道**
- 2006 年 9 月 26 日 德里克·洛
前几天提到 CS Sell 关于气味和分子的文章让我谈到了 图林 Luca Turin。我认为不能在不提及他的情况下认真讨论化学品及其气味的话题，尽管这些提及往往不是中性的。
图林因提出嗅觉不仅仅是分子形状和官能团而闻名。他列出了一系列令人印象深刻的结构，这些结构提供几乎相同的气味，但具有非常不同的形状，以及一组几乎相同的分子和非常不同的分子的互补集。这些，以及其他几个论点（见下文）使他提出人体不仅对形状有反应，而且对振动光谱有反应。根据这个理论，鼻子闻的是到达的分子的红外光谱。
这并不是一个新想法——于 1938 年首次提出，并于 20 世纪 80 年代初再次提出。不过，两次它都被击落，主要是因为反例，例如对映体分子（对于非化学家来说是镜像），闻起来不同，但具有相同的振动光谱。另一个问题是，没有人能够弄清楚嗅觉受体如何感知振动光谱，因为据人类所知，大多数鼻子既不包含红外光源也不包含红外光探测器。
图林提出电子隧道效应可能提供答案，从固态电子学中得到启发。如果受体对电子流敏感，就可以起到开关的作用。未占据的受体不会有电流，但如果分子的振动模式能量与其填充能级和未填充能级之间的能隙相同，则电子可以通过隧道效应下降到较低的状态。受体本身不会扫描范围——相反，每个受体都会被调整到不同的能隙。给定分子是否对给定受体起作用将取决于其大小和形状（以适合活性位点），还取决于其电荷分布（及其官能团）及其振动光谱。他的理论最完整的出版版本可以在这里找到。
2003年，一本赞颂图林的书问世：《香味皇帝》。详细介绍了振动理论是如何被接受的，人们大多对此表示怀疑。对这本书本身的评论五花八门，从热情的到尖酸刻薄的。最后一类是《自然神经科学》（订阅者链接在这里）的一类。当评论家以引用海滩男孩的“Good Vibrations”作为开头时，作者钱德勒·伯尔（Chandler Burr）一定会知道他将度过一段艰难的时光。
我会这样说这个想法：这个理论是精心设计的，因为范围足够广泛，可以容纳大量有关化学气味的令人费解的数据，同时做出一些具体的预测。几乎任何简单的气味理论都可以找到反例，但这个反例更难摆脱。不过，人们并不是没有尝试过。2004年，洛克菲勒大学的一个小组在《自然神经科学》上报告了图林预测的一些测试，一家杂志一定很高兴看到他们的手稿。他的三项提议引起了强烈反响：愈创木酚和苯甲醛的混合物呈现出两种单独化合物中都没有的香草气味，具有奇数碳原子的直链醛与偶数碳原子的气味不同，以及氘代苯乙酮气味与母体化合物不同。该组织报告说，这三项都失败了。随附的社论尤其令人讨厌，在我看来，这是毫无必要的。
图林已经讨论了其中的一些结果，可以推断他并不关心洛克菲勒小组的实验设计。（他与一位英国统计学家合作，分析该领域过去的数据对于此类测试提出新的设计）。不过，从现有数据来看，从昆虫到狗的许多动物实际上都可以区分氘化化合物和较轻的类似物。图林还提出氘化/非氘化二甲硫醚作为一对更容易区分的化合物（请参阅这篇长而有趣的评论文章）。那是 2003 年的，在最新结果出来之前，但即使在那时，他也指出振动理论本身无法解释有关气味的许多重要问题（例如感知强度）。但与此同时，他认为标准的“同位素”理论更加缺乏。
图林现在出版了他自己的一本书（订阅者的科学评论）。他还投入资金成立了自己的公司Flexitral，目的是更有效地寻找新的气味剂。到目前为止，该公司已有多种商业产品，据称在稳定性和致敏性方面比现有类似物有所改进。
我愿意相信振动光谱可能是气味的一个组成部分，尽管形状显然也是一个因素。但我敢打赌，下游神经处理的影响即使不是更大，也同样大。现在，我要看看是否可以获得一些氘代二甲硫醚，如果可以，我会继续报告。
https://www.science.org/content/blog-post/smell-vibrations
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气味的话题在雷佩特的多次对话中被提及。雷的典型反应是，气味的机制并不为人所知，但他认为卢卡·图林博士的理论比主流医学用来解释气味以及其他所有生物学概念还原论有关钥匙锁受体机制更好的解释或药物作用。图林理论 (TT)是，假设人们能够从各种分子中感知到的不同气味，是由于不同的分子振动频率，而不是关键受体机制。例如，苯乙酮（下面研究中使用）等有气味的分子的气味会有所不同，具体取决于人们闻的是“常规”版本还是其同位素（其中分子中的一些氢原子已被氘取代）。普通版本和氘代版本具有相同的结构，但分子质量不同，因此振动频率不同。图林 假设振动模式/频率，而不是简单的分子结构，才是具有嗅觉的生物体如何闻到特定分子的真正决定因素。这确实是一个简洁的理论，其正确性大概可以从因涉及能量和振动的因素而受到“传统”生物学家、化学家、生化学家和医生的广泛唾骂这一事实中猜到。
