一个基因就让老鼠“不怕”猫？

当老鼠嗅到猫的存在，它会本能地躲避猫，以免成为盘中餐。那么老鼠是如何做到的？美国西北大学一项关于嗅觉受体的研究表明，造成“老鼠怕猫”行为的关键，就是一个基因。

神经生物学家托马斯·波扎（Thomas Bozza）领导的研究团队发现，敲除老鼠的一个嗅觉受体基因，就会造成其行为上的变化。TAAR4，这个基因编码一个受体，这个受体对食肉动物尿液中一种丰富的化学物质产生应答。正常的老鼠具有本能地避开捕食者气味的能力，相反，缺少TAAR4基因的老鼠则不会。

这项4月28日发表在Nature的研究，让我们对嗅觉有了新的理解：仅仅是一个基因之差，结果就会大不同。

与视觉相比，我们对嗅觉受体的研究非常少。色觉的产生依赖于眼中感觉神经元的三种光敏受体的协同作用。如果其中一种光敏受体产生突变，就会造成色盲。“要理解这三种光敏受体的重要性以及其进化历程并不困难，但嗅觉系统更为复杂。” 波扎说道，他是这项研究的作者，同时也是温伯格文理学院的神经生物学助理教授。

人类有三种色觉受体，而嗅觉受体相关基因则有380个，老鼠甚至有1000多个嗅觉受体基因。而且，咖啡香味和香水这些普通的气味往往就能激活很多嗅觉受体。波扎说：“在嗅觉研究领域，人们有一个普遍共识，缺少一个嗅觉受体基因是不会对嗅觉造成严重影响的。” 波扎和他的同事希望验证这一假设，他们通过基因手段去除一类特定的受体基因，这类受体是“追踪胺类物质”的受体。

波扎的团队发现，TAAR基因对胺类物质极为敏感，这类胺类物质在生物体内广泛存在，并且主要存在于腐烂物质和代谢物中。老鼠和人一样，都会本能地避开这些难闻腥臭的胺类物质。

波扎团队的博士后亚当·德文（本研究的第一作者）以及硕士罗德里格·帕西菲科，他们培育出了缺少所有14个TAAR基因的老鼠。发现，这些老鼠不再反感胺类物质。随后，研究者仅仅只敲除TAAR4基因，TAAR4基因编码的受体仅对苯乙胺做出应答，苯乙胺是一种在食肉动物尿液中含量很高的物质。有趣的是，缺少TAAR4的老鼠不会对苯乙胺做出应答，换句话说，它们不再害怕嗅到猫的尿液，但对其他胺类物质却没有此反应。“看到这样的选择应答真是太激动人心了，只要敲除老鼠的一个嗅觉受体基因，就能改变它们的行为。”德文说。

到目前为止，研究人员发现的所有的哺乳动物中都存在TAAR基因，人类也一样。“事实上，这么多动物保留有TAAR基因，这就意味着这类基因对于我们的生存十分重要。” 波扎说。

我们认为TARR基因能使动物对胺类物质十分敏感。另外，TAAR基因对人类的作用也许是让我们避开富含胺类的腐烂物质。确切地说，TAAR基因的作用机理或许是向大脑的特定区域传递信号，这些区域与动物的反感逃避行为有关。

波扎团队近期发现，人类鼻子中表达TAAR基因的神经元与嗅球的特定区域连接，嗅球是脑中接收嗅觉信号的第一站。这项研究表明，TAAR基因在老鼠中导致对胺类物质的特定应答，人类也不例外。“我们希望通过这项研究揭示特定的大脑回路，这将为我们研究哺乳动物的本能行为奠定基础，这也有助于我们研究神经回路是如何影响行为的。” 波扎称。

这项研究由以下单位提供经费资助：美国国立卫生院耳聋与其他交流障碍性疾病研究所 （National Institute on Deafness and Other Communication  Disorders ， NIDCD），美国白宫基金会 （The Whitehall Foundation），以及美国脑研究基金会（Brain Research Foundation，BRF）。