「嗅覺指紋」是什麼？它有哪些應用價值？

PNAS：聞到的氣味竟然不一樣？「嗅覺指紋」獨一無二

看到生物谷的一篇帖子，好奇這篇文中提到的嗅覺指紋究竟是指什麼，它是如何做到識別個體和篩查捐贈者的器官骨髓是否匹配的……

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背景知識

1.「紋」的概念

這裡講的「紋」指的是指紋、聲紋一類，單個個體的一種屬性或特徵，可以用作個體的識別標誌。

最常見的手指的指「紋」。

聲「紋」（其實是聲譜，用來表示聲音在各個頻段的能量分布，也攜帶了發音者的聲音特徵）

人眼的虹膜「紋」

臉「紋」

以上幾種都是已經實現了現實應用了的「紋」技術，都已經非常成熟，都是用來區別個體，像身份證號碼一樣唯一標識個人。

其實按照上面對「紋」的定義，「紋」類似於科學裡的「譜」，都是收集某個事物的一方面的信息，從感興趣區域提取特徵做處理。

不是有句話叫世上沒有兩片相同的樹葉嗎？如果哪天人類閑的沒事做了，要給每片樹葉統一編號做標識，用葉脈的紋理特徵做標記不失為一個好辦法，給一張照片就知道這片葉子什麼物種長在哪棵樹/草上的第幾個分叉的哪個分支上。

2.嗅覺生理結構

圖示人類嗅覺傳導結構，氣味分子隨呼吸進入鼻腔，與鼻腔粘液中嗅細胞的纖毛上的氣味受體結合，使嗅細胞產生神經信號，嗅細胞位於鼻腔上部黏膜，發出的軸突穿過一層薄薄的骨頭投射到嗅球的僧帽細胞，嗅覺信號再經嗅束傳遞到高級中樞。

嗅細胞感覺纖毛上的嗅質與氣味分子結合，通過細胞內信使，改變了離子通道的通透性，引起離子流動繼而引發膜電位變化使嗅細胞產生神經信號。

3.嗅質的特異性

以上關於嗅質特異性的部分說的不是很清楚，而且翻譯也不是很準確，但是大致可以這麼認為，嗅覺受體蛋白是嗅覺傳導路中的關鍵物質，這種物質的表達受DNA調控，同時嗅細胞的軸突投射也受到受體基因的影響。DNA的個體差異導致了每個人嗅覺系統在分子水平和細胞水平都存在差異，從而使得每個人的嗅覺感受都有或大或小的差異。

-----------以下回答題主的疑問------------

由於嗅覺系統在鼻腔內部，關鍵信息大都處在分子水平，不像指紋、虹膜那麼容易用圖像記錄，所以必須另闢蹊徑。一種方法就是利用感覺相似度來繪製嗅覺譜（嗅「紋」）。

假設有甲乙丙三個人，讓他們去聞生薑的氣味，甲覺得生薑的氣味跟桔皮的氣味非常像，乙也覺得生薑的氣味跟桔皮非常像，但丙聞了生薑的氣味後覺得甲乙鼻子都有問題，生薑的味道跟桔皮一點也不像，卻跟汽油的味道一模一樣，我們就可以斷定，甲跟乙的嗅覺結構有比較高的相似性，而丙與甲乙的差異很大。由於嗅覺的差異與DNA有關聯，我們就可以推斷，甲跟乙的DNA有很高的相似性。

用相似度繪製的「嗅紋」

但是光憑一兩種物質的嗅覺感受的相似性並不能做出絕對準確的判斷，假如能用大量的氣味物質來做嗅覺相似性記錄，那所有的這些氣味物質的嗅覺相似度就可以編成一張嗅覺譜，這張嗅覺圖譜就包含了這個人的嗅覺特徵了，這張嗅覺譜也可以叫「嗅紋」。

由於嗅覺結構與DNA有很強的關聯，藉由比對「嗅紋」的相似性，從而也就可以依據經驗推斷兩個人的DNA相似性了。看起來這比去驗兩個人的DNA要省事的多，弄一堆氣味物質，讓他們聞幾次，說說感覺，根據「嗅紋」比對結果，然後就可以初步斷定他們兩的DNA相似度了。然而這麼做的靠譜程度有待驗證，用於初選應該是有實際價值的。