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| 摘要： geosmin（土臭味素）是一種具有強土腥味的化合物，GEOSMIN是我們非常熟悉的氣味：通常存在于潮濕的土壤中，只能由某些微生物產生和釋放。這刺激將覆蓋所有其他食物的氣味信號，不論之前是如何吸引。因此，GEOSMIN是一個完整的STOP信號，防止有毒食品進入口中，這味道和我們打開冰箱聞到上周被遺忘的晚餐進食和產卵的蒼蠅相似。人類的鼻子對這種氣味高度敏感，可以檢測到它的 |
食用腐爛的食物可能是致命的，因為這可能導致細菌病原體進入消化系統的。及時檢測食物的腐爛衰敗跡象，從而避免此類食物中毒現象已成為當前嗅覺方面的研究要務。
geosmin（土臭味素）是一種具有強土腥味的化合物，GEOSMIN是我們非常熟悉的氣味：通常存在于潮濕的土壤中，只能由某些微生物產生和釋放。這刺激將覆蓋所有其他食物的氣味信號，不論之前是如何吸引。因此，GEOSMIN是一個完整的STOP信號，防止有毒食品進入口中，這味道和我們打開冰箱聞到上周被遺忘的晚餐進食和產卵的蒼蠅相似。人類的鼻子對這種氣味高度敏感，可以檢測到它的濃度盡可能低為0,1 ppb（每十億份）。
現在，來自德國耶拿化學生態學研究所的生物學家們*次對果蠅自身及其后代如何避免接觸腐爛食物的相關神經機制進行了研究，這有利于人類對神經中毒機制的了解。相關論文以封面的形式發表在2012年12月7日的Cell雜志上。
2011年春季在德國EHEC出血性大腸桿菌細菌污染的豆芽事件表明，進食之前區分新鮮食品對于人體健康至關重要的。食品，無論是肉類或蔬菜，或多或少總是由細菌和其他微生物，它們的數量隨不同程度的新鮮和儲存條件的不同而不同。一般情況下，免疫系統可以應付在食品中的微生物。因此，如果不太遠先進的食品腐爛，動物可以消化的食物不會造成損害。但是，由病原微生物的濃度過高引起的人類或其他動物毒素的產生已成為高危險了嗎?
在許多情況下，視覺信號足以使我們能夠避免腐爛的食物——誰愿意咬一只已腐爛的橘子呢?然而，一個更直接的和普遍的信號是，某些由有害微生物和/或它們的活動釋放出來的氣味。如果被發現，這些散發出氣味的食物就會被直接丟棄，從而拯救生命的行為。但是這過程中神經系統的判斷依據是什么呢?進入大腦的氣味分子與嗅覺受體是如何對動物看到的現象的呢?
黑腹果蠅（Drosophila melanogaster）和相關的物種是回答這樣的問題的研究對象。這些飛蟲通常以生長在腐爛水果中的酵母菌為食。在這一階段，他們必須區分“好”與“壞”的微生物，即哪個階段的水果是健康的。
在本次研究中，研究人員發現果蠅對的致病細菌或真菌的狀況判斷速度非常快，GEOSMIN存在的條件下的蟲卵沉積并未導致可行的幼蟲。研究者發現果蠅對GEOSMIN的更敏感。“我們電生理實驗開始，先后分析一萬個以上的嗅感覺神經元”文章*作者Marcus Stensmyr說。早在這個階段，*個意外的結果變得很明顯：只有一個單一的標有“ab4B”型神經元對GEOSMIN有響應。這些神經攜帶可與GEOSMIN反應*的特異性受體Or56a。
特異性可以建立在單個神經元和氣相色譜儀，其中超過3000的氣味已經過測試，在實驗中使用的異位表達該受體的細胞培養。在果蠅大腦的光學成像揭示了另一個有趣的結果：從約50個腎小球，構成觸角葉，蒼蠅的嗅覺中樞的，只有一個，標記DA2，被激活GEOSMIN。DA2被發現在同一地區的其他腎小球氣味誘發厭惡的行為。DA2的刺激導致激活的單一類型的一個特定的投射神經元（PN）傳送消息有關GEOSMIN存在更高的腦區。PNS以其他方式常常更廣泛的調整，提供一個交叉腎小球的嗅覺編碼的模式。這項研究的比爾·漢森認為，“在GEOSMIN、Or56a，DA2及PNS中情況不同，在這個電路中，刺激直接修補通過從天線到的行為，沒有任何彎路。到現在為止，這種模式只在對性信息素的反應中被研究，這是*次發現的涉及攝食行為的神經反應。
在GEOSMIN刺激下，神經系統通過介導的神經反應，不僅在短短幾分鐘的時間內使果蠅遠離腐爛的水果，它也覆蓋了所有同時提供了吸引力的氣味，如醋或水果的香味，這意味著，果蠅體內已形成避免GEOSMIN的神經機制，即使是不同的氣味混合的物物質，從而將不會被誘惑而對身體產生不利。這是很重要的，因為氣味混合物的規則，在一個自然的環境中也不例外。GEOSMIN效應是如此強大，它也調節幼蟲生長：雌性果蠅可在長滿了普通酵母的基質上產卵，但不會把卵產在產生菌鏈霉菌的高致病性GEOSMIN的基質上。在鏈霉菌突變體缺乏在其GEOSMIN產酶，果蠅也會排卵，然而產生的幼蟲死亡。
原文摘要：
A Conserved Dedicated Olfactory Circuit for Detecting Harmful Microbes in Drosophila
Flies, like all animals, need to find suitable and safe food. Because the principal food source for Drosophila melanogaster is yeast growing on fermenting fruit, flies need to distinguish fruit with safe yeast from yeast covered with toxic microbes. We identify a functionally segregated olfactory circuit in flies that is activated exclusively by geosmin. This microbial odorant constitutes an ecologically relevant stimulus that alerts flies to the presence of harmful microbes. Geosmin activates only a single class of sensory neurons expressing the olfactory receptor Or56a. These neurons target the DA2 glomerulus and connect to projection neurons that respond exclusively to geosmin. Activation of DA2 is sufficient and necessary for aversion, overrides input from other olfactory pathways, and inhibits positive chemotaxis, oviposition, and feeding. The geosmin detection system is a conserved feature in the genus Drosophila that provides flies with a sensitive, specific means of identifying unsuitable feeding and breeding sites.
