今天寫點兒有趣的，當初就是被三篇老板的Cell吸引去了她那，這是第一篇，還上了封面呢！

老鼠怕貓，天經地義?？墒菍嶒炇依镳B的老鼠已經上上下下幾百代都從來沒見過貓了，卻還是會對貓的氣味表現出本能的回避。這就引起科學家們的注意了，是誰教他們要繞著貓走的？難道鼠怕貓，是天注定？

你會說，這有啥好奇怪的，大概就是老鼠基因里寫著要避著貓走唄。但是要知道野外能殺掉一只老鼠的有千千萬動物，而他們一輩子可能只會遇見其中的一部分，如果每一個動物都寫進老鼠基因里，那就太冗余了。那么老鼠們是怎么知道要避開自己的捕食者呢？答案就在他們的鼻子里。

首先要介紹一個器官：犁鼻器（Vomeronasal organ VNO）就是下圖左邊這個紫紅色的小區域。很多動物除了鼻腔里Main Olfactory Epithelium (嗅上皮細胞)可以感知氣味，都有這個特殊的器官來感受特殊的氣味：Pheromones（信息素）。

啥是信息素？

信息素是一種動物釋放出來進行社交的化學分子，比如吸引異性啦，告訴別的動物滾開啦之類的。動物得大到一定程度才能釋放有效濃度的信息素，所以細菌之類的就不行了，但是到稍微大一點的爬族類就都可以用信息素交流，雌性可以留下一串自己特有的氣味“腳印”來吸引異性。

回到正題，這篇文章找來了小鼠三個天敵的氣味：貓脖子上蹭一蹭的味道，蛇蛻下的皮，和大鼠的尿（雖然都叫鼠，其實差很多）給這些上下幾百代再沒見過這些動物的小鼠們聞，然后看看他們怕不怕。然后發現小鼠們對三個味道都怕得要死，表明他們壓力超大的促腎上腺皮質激素（ACTH）也一路飆升。但是給他們兔子尿聞，小鼠們則表示毫無壓力，也沒有ACTH的飆升（是的，兔子就是好欺負）?？茖W家們發現負責檢測環境中捕食者味道的器官就是犁鼻器，當小鼠被敲去犁鼻器信號傳導關鍵基因TrpC2，他們就不再對這三個味道表現任何恐懼啦！

接下來，作為一個好的分子生物學學家就會問，到底是什么分子讓小鼠感到害怕。他們就把大鼠尿液過了個柱子，根據分子量分成兩部分，分子量大的部分叫HMW（>10KD）和分子量小的部分叫LMW（<10KD）。他們發現，只有分子量大的部分能讓小鼠感到害怕，效果和完整的大鼠尿液一樣。

于是他們又用更高級的方法開始分分分（質譜+液相色譜）把大分子量的部分又分成了40份，發現只有其中一個成分可以讓小鼠怕怕。然后他們又用納升級液相色譜串聯質譜(Nano LC-MS/MS) + 比對大鼠基因，最終確定了這個成分就是一個叫Mup家族的同源體——Mup13。

什么是Mup家族呢？

全稱叫Major urinary proteins （中文似乎翻譯成主要尿蛋白）。主要在動物尿液和其他分泌物里存在，是一堆基因表達的。基因數隨物種差異很大，小鼠里至少有21個基因，而人類呢？零個！！這些個尿蛋白可以提供主人的特征信息，讓別人來識別，可以用來吸引別人來和自己啪啪啪，或標記地盤！

那么貓貓的Mup蛋白會不會讓小鼠害怕呢？

證明了大鼠尿液里是這個Mup13讓小鼠害怕的，科學家們就從貓唾液里找到一個大量分泌的Mup家族同源體——Feld4，這就是那些對貓貓過敏的人的過敏源，所以說明這個Mup蛋白也可以跨物種被接受。于是科學家們用一些手段人工“做”出了純的Feld4，發現給小鼠聞，他們果然超級怕怕，而那些被敲去犁鼻器信號傳導關鍵基因TrpC2則對Feld4此無動于衷。

至此啊，科學家們聲稱找到了一個先天行為（innate behavior）的分子機制，老鼠在犁鼻器里和大腦已經隨著世世代代刻著這樣一個神經回路，聞到不是自己家族的Mup蛋白就要怕怕，就要躲開。這樣，哪怕他們上下幾百代沒見過這些捕食者了，還是能第一時間保住小命。當然這個研究也是有局限性的，感興趣的可以看后面的分析。

那么人呢？！

嗯，科學家們在研究人之間怎么傳達信息素上遇到了很大的困難。一方面人沒有犁鼻器，至今也沒有找到只對信息素響應的神經元，而且人也沒有Mup基因。雖然有些行為學家試圖做了一些研究，如果大家感興趣，我可以專門寫一篇（有味道！）的文章，告訴你們科學家怎么通過讓人聞腋下味道來試圖證明人之間也可以傳遞信息素的……但是，這些研究因為缺乏生理基礎支持，在科學界并不被廣泛認可。

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局限性1：文章只證明了大鼠同源Mup13，至多證明了貓的Mup同源Feld4能夠激活犁鼻器神經元，并且動物會表現出恐懼和防御的行為。但是由于化學分離合成等困難，并沒有更大的數據庫來驗證是否別的動物的Mup同源體都是這個效果。尤其狐貍尿有個成分叫TMT，可以讓老鼠表現出恐懼防御行為，但檢測并不走犁鼻器，而是通過祝鼻腔的嗅上皮細胞檢測的。說明犁鼻器這條通路并不是老鼠檢測外界威脅的唯一通路。兩條通路是什么關系，各具體負責什么功能，并不完全清楚。

局限性2：還是沒有解釋犁鼻器神經元是怎么檢測Mup同源蛋白的，是檢測哪個官能團？還是特殊受體？

局限性3：由于小鼠處在生物鏈比較底端，可能很難研究他們是怎么區分捕食者和獵物各自的Mup，兩者用的大腦回路肯定是不一樣的，一個是讓你逃跑，一個是讓你上去打架，嗅覺信號怎么區分兩種Mup并且怎么和不同的大腦回路連接，我認為是個有趣的問題。而且捕食似乎是需要一點教學的，所以到底是一個先天回路？還是后天學習？也沒有答案。

參考文獻：

Papes, F., Logan, D.W., and Stowers, L. (2010). The vomeronasalorgan mediates interspecies defensive behaviors through detection of proteinpheromone homologs. Cell 141,692–703.

作者：陳小伊
鏈接：https://zhuanlan.zhihu.com/p/21335131
來源：知乎

總結

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