嗅觉是我们人类重要的感觉之一，它主要是通过人体的嗅神经系统和鼻三叉神经系统传递空气中有化学物质的信息，这些信息会被转换成各种不同的气味。而我们对于众多气味最简单直观的语言描述，就是“香”和“臭”。但实际上，“香”和“臭”是我们的主观感受，并不绝对，甚至可以互相转化。

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1、吲哚，又香又臭的“奇葩”

有一个颠覆许多人常识的冷知识，便是在我们使用的香水里面，基本都含有某种能够从粪便中提取的化学物质，这种化学物质的名字叫作吲哚（yǐn duǒ）。

吲哚是一种芳香杂环有机化合物，这种化合物其实广泛分布于各种植物的花朵中，是各种花香味的主要来源之一。而人类首次人工合成它，是通过将靛蓝（indigo）和发烟硫酸（oleum）混合反应生成。而吲哚这个略微拗口的名字的英文音译来源indole，正是将上述两者的英文名合并而成。

吲哚是一种很奇妙的化合物，除了能够通过靛蓝和发烟硫酸反应的方法人工制造之外，自然界也在无时无刻地“制造”它。在自然界中，就存在不少种类的细菌，它们含有色氨酸酶，能够将组成蛋白质的色氨酸分解成吲哚，例如大肠杆菌。

既然提到大肠杆菌，也许就会引发许多朋友不太美妙的联想。没错，人与动物的消化道，就是自然界中“生产”吲哚的重要场所！因此，在粪便等排泄物中，其实同样含有大量吲哚。除了吲哚，还有它的衍生物——3甲基吲哚（吲哚中一个碳氢键中的氢原子被CH3甲基基团替代后生成），又被称之为粪臭素。而无论吲哚还是粪臭素，都是粪便中臭味的主要来源，从粪臭素这个别名就可见一斑。

吲哚（左）与其衍生物粪臭素（右）化学结构对比丨图源：作者提供

吲哚就是这样一种“又香又臭”性质独特的化学物质，它除了用于制取香水之外，还被广泛运用于食品、印染、医药等行业中。尤其是医药行业，由于它拥有较高的生物活性，因此在抗高血压、抗增殖、抗病毒、抗肿瘤、镇痛、抗炎、抗菌等多个治疗领域的药物中均占有一席之地。

虽然吲哚用途广泛，但也许有人会不由自主联想到吲哚来自排泄物，觉得身上的香水，还有嘴里的食物都不香了。

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这里大家其实大可以放心，因为人类在工业上大量制取吲哚，并不会用到上面那些臭烘烘的原料。它既可以通过分馏的方法从煤焦油中提炼获取，也可以通过不同种类有机化合物的合成制成。

在人类化工产业发展的百多年间，前前后后总共研究出了数十种化工合成吲哚的技术。目前最普及的当属费歇尔法，它主要是用苯肼（jǐng）与醛、酮等有机化合物在酸的催化下，高温化合而成。

2、“香”极生“臭”，只因浓度不同

同样是吲哚，为什么它既能在花朵中呈现出芳香，又能够成为粪便等排泄物中主要的恶臭味来源呢？这就与吲哚的浓度有关系了。在生化医学上一直有一句名言，叫作“抛开剂量谈毒性就是耍流氓”，放在吲哚这里，我们同样也可以说“抛开浓度谈臭味也是耍流氓”。

在大多数植物花朵散发到空气中的气体分子里，吲哚含量往往较低，因此我们嗅觉器官感受到的气味，带着淡淡的香气；而粪便和其他很多蛋白质腐烂物质，因为被细菌分解出了大量吲哚以及3甲基吲哚，因此释放到空气中的气体分子里，就会由于吲哚含量过高而呈现出臭味了。

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实际上，即使在一些植物的花朵中，也存在因为释放的吲哚浓度过高而让我们嗅到臭味的存在，例如植物界鼎鼎有名的大王花，这种植物另辟蹊径，它的花朵会释放出类似尸体腐烂的臭气，以吸引苍蝇为之传粉，而让其他动物昆虫避之不及。但是站在大王花的角度来说它也很委屈，它与其他植物花朵一样，都是释放富含吲哚的气体分子，只不过它“用力过猛”，释放的吲哚稍微多了亿点点而已。

除此之外，板栗、石楠等植物的花朵在开放时也会释放出让人不适的气味，这同样是因为吲哚浓度过高导致。

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相反，同样也存在动物排泄物被人类当作香料宝藏的存在，这就是龙涎香。龙涎香是抹香鲸体内的肠道结石，主要来源于它们吞食鱿鱼后，难以消化的部分在肠道中长期积累发酵而成。按理说这种东西应该奇臭无比，但实际上，龙涎香却是十分珍贵的香料。它在经过稀释调配之后，会散发出难以言喻的独特香味。而这些香味正是龙涎香中的3甲基吲哚，以及龙涎香醇和降龙涎香醚等化合物混合而成。

3、香臭如何定义，进化决定标准

至于为什么随着吲哚浓度增加，就会导致人类的嗅觉感观从“香”变“臭”，探其根源，大概可以从生物进化的角度来解释。

“物竞天择，适者生存”是进化最冰冷的法则，也就是说，我们人类能够保留到今天的大多数习性，都是经过千万年进化淘汰后保留下来的，我们对“香”和“臭”气味的判断也来自于此。而嗅觉其本质也是人类对外界环境信号的感知手段，它能够驱使人类趋利避害，在大自然中生存下去。

从这个角度上来说，自然界中天然散发出低浓度吲哚气体的物质，大多是植物绽放的花朵，这就意味着生命的气息——水果、蜂蜜，丰富的食物来源，以及成片植物所形成的生态群落。当人类还处于蒙昧阶段时，能够敏锐嗅到这些气息并对它们感到愉悦的老祖先，往往会追寻这些气味的源头，找到比其他地方更适宜生存的环境处所，因此拥有了更高的生存概率。

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相反，当某个地方散发出高浓度吲哚气味时，这就代表了死亡的气息——变质的食物、腐败的尸体、糟糕卫生环境导致的瘟疫。这是一种警戒的信号，让人类避而远之。最初那些基因中不认为这些气味恶臭难闻的人类，他们的死亡率会比其他人更高，如此一代代进化传承下来，久而久之，现在的我们，基因中都带着“低浓度吲哚香，高浓度吲哚臭”的判断标准了。

其实不仅仅是人类，许多其他动物也有着同样的行为模式。例如科学家曾经用果蝇做过一个实验。果蝇最喜欢的气味之一当属乙酸乙酯，这是一种广泛存在于水果之中的挥发性香味物质。当科学家在实验装置中释放出低浓度乙酸乙酯时，果蝇受到吸引朝着气味源飞去，但当科学家们加大乙酸乙酯剂量，让其浓度越来越高时，果蝇开始朝着相反的方向躲避。这是因为高浓度的乙酸乙酯会对果蝇产生麻醉作用，这让果蝇具有生命危险。亿万年来进化成的生存本能，让果蝇把高浓度的乙酸乙酯判断为“臭味”，并避而远之。

4、时间冲淡一切，嗅觉也会“审美疲劳”

中国有句古话： “入芝兰之室，久而不闻其香，入鲍鱼之肆，久而不闻其臭”。这同样是人类的生理机制所导致。
正如我们在前面讲到的，嗅觉的本质是为人类感受外界的气体信号。在鼻腔的感觉神经元表面，存在大量能够识别气体中挥发性分子的嗅觉受体。当受体识别到挥发性分子刺激之后，会被激活产生相应的神经递质，这种神经递质传递到大脑嗅球之中，从而让我们“闻”到某种味道。

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但是，人类的神经系统还有另外一套适应机制，就是减少对无关紧要的重复信息的注意力。这种机制的目的是为了节省能源和资源，让大脑能够专注于处理更重要的事情。打个形象的比喻，就是大脑在收到嗅觉系统传来的某种信号之后，会回应一句“知道了”。在此之后，虽然嗅觉受体依然会持续受到同一种挥发性分子的刺激，但是神经递质的释放量会逐渐降低，嗅球中的神经元也会减少兴奋性，导致信号的衰减。这时候，我们可以认为大脑对这种气味“审美疲劳”了。

其实不仅仅是嗅觉，人类的其他感官同样遵循这个机制。例如在洗澡时，一开始皮肤觉得略烫的水会慢慢变得适应；进入一个嘈杂环境之后，呆一段时间会觉得噪音不那么难以忍受；从暗处来到明亮的地方，视觉感受光线从刺眼到不刺眼，都是大脑的这套机制在起作用。正是有了这套生理机制，才能让我们人类在保持对外界环境信号警觉的同时，又能很快适应不同环境，拥有更强大的生存能力。

供稿单位：重庆科技馆

作者：杨震，科普作家。

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来源: 重庆市科学技术协会