啮齿动物的嗅觉通讯研究进展

通过对近40 年来啮齿动物嗅觉通讯的研究综述, 主要介绍嗅觉信号的来源、组成及其对啮齿动物行为生理所产生的作用。啮齿动物嗅觉通讯的信号来源主要是粪便、尿液和特化皮肤腺等, 对这些化学信号的成分分析主要集中在各种信息素(Pheromone) 的结构、来源及其引起的行为反应。目前, 在对啮齿动物嗅觉通讯神经通路的研究中, 对主嗅觉系统和犁鼻器系统在动物嗅觉通讯中的作用仍将是人们研究的重点; 而通过信息素作用所产生的各种行为反应的神经内分泌机制也是动物嗅觉通讯领域研究的热点之一。研究气味信号对动物行为和生理等方面所产生的作用, 将有助于揭示啮齿动物嗅觉通讯在其社会行为中的重要作用。     

嗅觉受体基因的研究进展

嗅觉在动物的生命活动中起着重要的作用, 与嗅觉相关的基因主要是嗅觉受体(Olfactory receptor, OR)基因。文章介绍了嗅觉受体基因的结构、表达调控、分布、分子进化及其多态性研究进展, 并讨论了该基因与嗅觉功能和嗅觉障碍的关系。     

基因组水平蝙蝠嗅觉受体基因的分子进化

翼手目动物（俗称蝙蝠）的食性分化显著,不同食性的蝙蝠具有显著不同的嗅球大小。为了研究嗅觉是否影响了蝙蝠食性的进化,我们利用网上已公布的10种蝙蝠基因组的数据,通过同源比对的方法鉴定出所有的嗅觉受体基因,并进行嗅觉受体基因亚家族的分类,进而比较嗅觉受体基因亚家族的数目差异。结果显示,蝙蝠的嗅觉受体基因与其它哺乳动物一样,都可以分为13个单系起源的亚家族;在Yinpterochiroptera亚目中,OR1/3/7、OR2/13、OR5/8/9等3个嗅觉受体亚家族在食果蝙蝠中均发生了不同程度的扩张,基因数目显著地多于食虫蝙蝠,提示嗅觉在食果蝙蝠取食过程中具有重要的作用。因此,本研究在基因组水平上重现了蝙蝠嗅觉受体基因的进化历史,揭示了3个嗅觉受体基因亚家族的功能可能与食果蝙蝠的食性相关,突出了嗅觉对动物食性的重要作用.     

海洋哺乳动物信息素嗅觉的分子进化

研究感觉基因的进化规律是动物进化领域长期探索的重要问题.哺乳动物通常具有2套嗅觉系统:主要嗅觉系统(MOS)和犁鼻器系统(VNS).其中,VNS主要感知动物个体释放的信息素分子,而信息素在动物的生殖和社会行为中起重要调节作用.为了研究动物信息素嗅觉进化的背后推动力,对海洋哺乳动物的代表物种进行了Trpc2基因(VNS功能的分子标记)的序列测定和进化分析.以前的研究表明,Trpc2基因仅在VNS中表达,其序列完整/缺失与VNS的功能完整/退化完全一致.本研究结果显示,鲸类和海牛类的Trpc2为假基因,鳍脚类的1个分支类群(海豹类)和水獭类的Trpc2也是假基因,提示VNS功能丢失,即信息素嗅觉功能退化;而北极熊和鳍脚类的另一个分支类群(海狮类)保留了1个完整的Trpc2,并且这个基因仍受强烈的净化选择和功能限制,提示信息素嗅觉功能仍然保留.进一步分析表明,信息素嗅觉退化的海兽主要在水中交配,而信息素嗅觉保留的海兽主要在陆地上交配.本研究提出了一个新的科学假说:交配场所的选择可能推动了海洋哺乳动物信息素嗅觉的进化.     

细菌也有“嗅觉”

<正>嗅觉是动物的一个重要感官功能,而一项最新研究显示,细菌这种单细胞生物也有类似的"嗅觉",它可以感知空气中的气味,并由此对周边环境做出判断。     

嗅觉的分子生物学基础

嗅觉是动物对挥发性物质的感觉过程。嗅质分子、嗅质结合蛋白以及嗅质受体是完成嗅觉感受最初阶段的3个要素。嗅质分子一般为小分子挥发性物质,需要先与嗅质结合蛋白结合以助溶,再与受体结合,通过与视觉类似的过程在嗅觉神经元中引起电信号：该电信号传至中枢神经系统,产生嗅觉。嗅质受体编码基因数目庞大,其假基因化程度与物种生存对嗅觉的依赖程度存在一定关系。     

嗅觉受体的发现者——阿克塞尔

对阿克塞尔的生平及嗅觉受体的发现进行介绍。嗅觉是一种动物感知外界环境进而适应生存的重要方式,但对其分子机制缺乏详细的理解。1991年,美国科学家阿克塞尔和巴克鉴定出一类G-蛋白偶联受体,并证明其具有感知嗅觉的能力,在物种间具有高度的保守性。嗅觉受体的发现对理解感觉系统机理打开了一扇大门,阿克塞尔和巴克也因此分享了2004年诺贝尔生理学与医学奖。     

动物怎样找回贮藏的食物？

进化中，贮食者只有比不贮食的动物更有可能找到那些贮藏食物时，贮食行为才能成为一种进化稳定策略。本文综述了关于动物找回贮藏食物的假说及其实验验证。寻找贮藏食物时，穴蜂利用贮存地点附近的标志物的空间排列来定位。鸟类的嗅觉不发达，它们主要靠记忆埋藏地点的视觉信息找回埋藏的食物。啮齿动物和犬科动物主要靠嗅觉找回贮藏的食物。记忆埋藏地点对于灰松鼠、更格卢鼠，美洲赤狐和红松鼠也很重要。     

不同训练间隔时间对双斑蟋嗅觉学习记忆的影响

以双斑蟋为实验动物,探讨训练时间间隔对蟋蟀嗅觉学习记忆产生的响。方法:随机选取6只蟋蟀成虫,设置不同训练间隔时间(30s、2min、5min、10min),用条件刺激和非条件刺激相结合方式,探究不同训练间隔对蟋蟀学习嗅觉记忆行为的影响,进而研究蟋蟀的学习记忆能力。结果表明不同训练间隔时间对双斑蟋的嗅觉记忆有着不同的影响。     

昆虫嗅觉机制的差异性研究

昆虫的嗅觉机制不同于其它动物,它们能更快地把气味信息送向大脑。该研究由美国洛克菲勒大学和日本东京大学的研究者合作完成,研究结果刊登在2008年4月13日的《自然》（Nature）在线杂志上。这一发现有助于对嗅觉的进化史作更复杂的思考。     

动物的嗅觉

动物的嗅觉功能,主要用以逃避敌害,发现、觅取食物,寻找、追逐异性配偶,选择产卵场所等等。低等无脊椎动物,其神经系统尚未分化完全,嗅感受器也较为原始,结构极其简单,对化学物质的分辨能力很低,嗅觉和味觉也不能明确地区分开来。节肢动物为无脊椎动物中最大的类群,其中的昆虫类,嗅觉是十分锐敏的,尤其是蜂、蚁等社会性昆虫,灵敏的嗅觉在它们全部生命活动中,以及它们所表现的一些行为上,都具有特殊的意义。     

动物的通讯及其进化

动物之间主要通过视觉、听觉、嗅觉和触觉通讯。通讯信号的建立是自然选择的结果,并在不断地演变和发展。     

蚊虫搜寻吸血寄主和产卵行为的调节因子及相关嗅觉机理

嗅觉在蚊虫的吸血寄主搜寻、产卵和糖源搜寻行为中起决定作用,而在交配行为中的作用并不清楚。本文系统全面地综述了近20年来蚊虫化学生态学和嗅觉识别的分子机理的研究。蚊虫的触角、下颚须和口喙上的嗅觉感器感觉环境中释放的各种挥发性化合物。气味分子与嗅觉气味结合蛋白和气味受体的结合所启动的一系列生化反应产生神经动作电位。蚊虫嗅觉神经元编码气味中化合物的组成、浓度及其暂时瞬间的浓度变化和空间分布。吸血前后神经元的活性在数量和质量上有变化,反映了蚊虫在搜寻吸血寄主和产卵行为上的调节。在吸血寄主搜寻中,人体和动物释放的二氧化碳、乳酸以及其他气味协同引诱蚊虫向目标气味源定向飞行,最后找到吸血寄主。而成熟产卵雌蚊是利用产卵场所释放的腐烂气味寻找适宜的产卵场所,一些蚊虫卵、幼虫或蛹分泌的产卵信息素引诱和刺激雌蚊产卵,并与产卵生境气味起协同作用。植物气味尤其是花香味引诱蚊虫找到蜜源。驱避剂也是直接或间接通过嗅觉起作用,一些驱蚊剂由于阻断嗅觉反应而抑制蚊虫的定向飞行。从植物、动物或人体以及产卵场所释放的气味中有望找到有效的引诱和驱避化合物。对蚊虫嗅觉识别机理的认识将使我们开发出有效的蚊虫诱捕技术,进而应用于种群监测和控制。     

哺乳类两大嗅觉系统功能的研究进展

近年来对于嗅觉系统的研究已成为动物学研究的热点之一,本文通过对以往关于哺乳类两大嗅觉系统功能的研究进行总结和回顾,对目前犁鼻器系统(VOE-AOB)和主嗅觉系统(MOE-MOB)功能结论上的争议做了初步探讨。通过概括和总结,发现目前对两大嗅觉系统功能还存在争议,其原因可能有以下几点:以前的研究方法上可能有不完善之处;不同的研究采用的物种不同,结论上的争议也许与不同物种间存在种间差异有关;动物的社会经验对研究结论可能也有一定影响。希望通过本文能进一步促进今后此方面的研究。     

扬子鳄鼻腔上皮光学显微镜及扫描电镜观察

本文通过光镜和扫描电镜研究了爬行动物扬子鳄鼻腔上皮的组织学。结果表明:其嗅觉上皮的组成细胞类型与两栖类、鸟类和哺乳类基本相似,但嗅细胞纤毛形状则有所不同;扬子鳄与两栖类、鸟类嗅纤毛相似,呈丝状,而哺乳类嗅觉纤毛则呈棍棒状;据外,扬子鳄鼻腔不同部位可发现不同类型嗅纤毛,鸟兽则无此现象,扬子鳄嗅觉上皮的分布仅局限于鼻腔中部前甲区和鼻甲区狭小范围,而兽类嗅觉上皮一般分布较广;扬子鳄呼吸上皮下未见兽类具有的混合型粘液腺,也未见兽类用以温暖空气的静脉丛,这和扬子鳄属外温动物而兽类为恒温动物密切相关。     

哺乳动物嗅觉与母性识别

嗅觉通讯在陆生哺乳动物母性识别中具有重要作用。通过嗅觉信息,早熟性动物(有蹄类)产后早期能够迅速建立专一性的母性识别和母子联系,并具有母性识别的敏感期。在敏感期内,分娩经验、催产素及一氧化氮等神经递质的释放有助于这种识别和联系的形成。多项研究表明,晚熟性动物(如啮齿类)母性识别的形成主要基于断乳前母兽与幼仔共处获得的熟悉性,产后早期不能迅速形成专一性的母性识别和母子联系,母兽对亲生幼仔和非亲生幼仔的选择性哺育不完全取决于识别。实验方法及识别的判定标准对研究啮齿类的母性识别尤其重要。包括人类在内的灵长类母亲产后只通过嗅觉信息即可以对婴儿进行识别。在哺乳动物的母性识别中,妊娠和分娩过程会诱导嗅觉系统的高度可塑性,有利于促进母亲对幼体气味的学习,但硬连接(hard-wired)路径也可能参与母性识别。     

蚊虫嗅觉识别的神经机制

蚊虫主要依赖嗅觉系统与外界环境进行化学信息交流。蚊虫通过嗅觉感受系统寻找食物、 配偶和产卵场所, 进而做出相应的行为反应。本文综述了近年来蚊虫嗅觉系统对气味信号神经传导机制的研究进展。蚊虫的嗅觉感器主要位于触角和下颚须, 触角上的毛形感器和锥形感器感受氨水、 乳酸、 羧酸类化合物等人体和其他动物释放的微量气味物质, 下颚须上的锥形感器则感受呼出的二氧化碳以及一些其他的挥发性物质; 蚊虫嗅觉感器内部有受体神经细胞, 其上分布有嗅觉受体蛋白, 蚊虫对外界环境的化学感受就是通过气味物质与这些受体蛋白互作而得以实现; 根据对不同气味物质的反应谱差异, 嗅觉神经细胞被分为不同的功能类型; 来自嗅觉神经细胞的神经信号进一步从外周传导至中枢神经中脑触角叶内的神经小球, 在此对信息进行初步的处理, 通过评估嗅觉神经细胞的反应和触角叶内的神经小球相应被激活的区域, 不同小球被分别命名; 最后, 神经信号继续整合, 由投射神经传向前脑, 最终引发一系列昆虫行为反应。这些研究从理论上剖析了气味信号在蚊虫嗅觉系统中的神经转导通路, 对于我们深刻理解蚊虫的嗅觉系统具有重要意义, 同时也有助于进一步理解其他昆虫甚至人类的气味识别机制及进行更深层次神经科学的探索。     

家犬嗅球组织学结构的性别和年龄差异

用组织学方法研究家犬嗅球的结构,观察家犬嗅球内结构的性别和年龄差异,依据常规HE染色法及数理统计学原理对家犬嗅球各层宽度,主要细胞的数量进行比较统计学分析,探讨嗅球内部结构的发育过程以及性别差异对雌雄动物嗅觉差异的影响。结果表明：雌雄幼年家犬嗅球内各层结构差异不显著;成年家犬也表现出同样的结果,但是成年动物的僧帽细胞形态、数量差异极显著。分析发现,幼年家犬嗅球各层结构都已比较明显,成年家犬嗅球体积和重量明显增加,各层宽度明显变宽,各层细胞密度显著降低,说明嗅球也处在不断的发育完善过程之中。同时僧帽细胞的差异可能是造成雌雄动物嗅觉差别的原因之一。     

甘肃鼠兔的社会行为及其对高寒环境的适应

本文通过对栖息在自然生境中的甘肃鼠兔(Ochotona cansus Lyon)进行直接的野外观察,着重描述其通讯行为、繁殖行为、空间结构和社群结构,并讨论了这些社会行为的适应意义。甘肃鼠兔的主要通讯方式是听觉通讯和嗅觉通讯。至少可以分辨出4种不同的鸣声,鼠兔属动物这种特殊的鸣叫习性可能是适应严寒气候的结果,共发现摩颊和摩肛两种气味标记行为,粪便在嗅觉通讯中起主要作用。甘肃鼠兔的母幼关系不同于小型啮齿类而与其它中等体型的兔形目动物相似;除哺乳时间外母幼     

狒狒圈舍废弃栖杠的嗅觉丰容对圈养食肉动物行为的影响

单调的饲养环境是导致圈养食肉动物表现刻板行为的主要原因之一。为减少圈养动物刻板行为的发生,探索便于操作、经济且有效的丰容方式是动物饲养管理者面临的一个挑战。本研究以狒狒圈舍废弃栖杠作为嗅觉丰容材料,对北京动物园小型(9种)、中型(4种)和大型(7种)食肉动物进行嗅觉丰容实验。在非投喂时段,采用扫描动物取样和瞬时记录法,分别对28只动物在丰容前后的5种行为进行观察和比较分析。结果显示,小型和中型食肉动物在丰容后对旧设施的使用频次显著下降(小型：P=0.026;中型：P=0.038),而大型食肉动物无显著变化(P> 0.05)。仅小型食肉动物的刻板性走动、休息和观望行为频次显著下降(走动：P=0.023;休息：P=0.023;观望：P=0.017),其他类群的各类行为均无显著变化(P> 0.05)。同时,丰容后小型食肉动物的行为多样性指数显著降低(P=0.008),主要表现为动物花费较多的时间探究新的丰容设施;中型和大型食肉动物的行为多样性指数变化不显著。结果表明,使用带有狒狒身体气味的栖杠进行嗅觉丰容,仅对小型食肉动物有效,对中型和大型食肉动物无效。研究认为,以其他动物圈舍的...