目には3種類の色センサーがあり、その反応の比率で人はあらゆる色を見分けている。赤と緑と青、たった3つで数百万の色が扱える。では鼻はどうか。世の中には何万という匂い分子があり、しかも似た構造でまるで違う匂いがする。センサーを何種類用意すれば足りるのか。答えは、人の場合およそ400種である。色の3つに比べれば多いが、匂い分子の数に比べればあまりに少ない。
鍵と鍵穴では説明がつかない
嗅覚受容体の遺伝子ファミリーが特定されたのは 1991 年、リンダ・バックとリチャード・アクセルによる研究による。2人はこの発見で 2004 年のノーベル生理学・医学賞を受けている。哺乳類のゲノムには嗅覚受容体の遺伝子が非常に多く含まれ、ヒトの場合、実際に機能しているのは約400種と見積もられている。
もし受容体と匂いが1対1で対応しているなら、人は400種類の匂いしか区別できないことになる。実際にはそんなことはない。仕組みは組み合わせにある。1つの匂い分子は複数の受容体を、それぞれ違う強さで刺激する。逆に、1つの受容体は複数の匂い分子に反応する。脳が読んでいるのは個々の受容体の名前ではなく、どれとどれがどれくらい反応したかという模様である。
この方式なら、受容体の数が少なくても表せる模様の数は膨大になる。文字がたかだか数十種でも、その並びで無数の言葉が書けるのと同じ理屈だ。鼻は分子を特定しているのではなく、模様を照合している。似た構造の分子がまるで違う匂いに感じられたり、構造の異なる分子が似た匂いに感じられたりするのも、この読み方をしているからである。
受容体が並んでいるのは、鼻の奥の天井にあたる嗅上皮という数平方センチの粘膜である。匂い分子はここに溶け込んで受容体に触れる。鼻をすする、あるいは犬のように短く速く吸うと匂いがよく分かるのは、この狭い場所へ空気を送り込む効率が上がるからだ。受け取った信号は嗅球という中継点でまとめられ、そこから脳へ送られる。
この先の経路にも特徴がある。視覚や聴覚の信号が視床という中継所を経て大脳皮質へ届くのに対し、嗅覚の信号は記憶や情動に関わる領域へ比較的短い道筋で入る。匂いが理屈より先に感情を動かすように感じられることの背景として、しばしばこの解剖学的な違いが挙げられる。ある匂いで昔の情景が急によみがえるのも、この経路と無関係ではないと考えられている。
「1兆種」という数字のゆくえ
2014 年、人は1兆種以上の匂いを嗅ぎ分けられるという推定が発表され、大きく報じられた。混合物を使った識別実験の結果から外挿した数字である。ところがその後、外挿の方法そのものに統計的な批判が出て、この値は決着していない。
興味深いのは、批判の中身が「実際はもっと少ない」ではなく、そもそもこの問いは今の方法では答えられないという指摘だった点である。色ならスペクトルという1本の物差しがあるので数え方が定義できる。匂いには相当する軸がない。「何種類あるか」を数えるには、まず何を1種類と呼ぶかを決めなければならず、その定義自体が定まっていない。
ついでに言えば、鼻で感じているものすべてが嗅覚とはかぎらない。ミントの冷たさ、唐辛子の刺すような感じ、アルコールのつんとくる刺激は、嗅覚受容体ではなく三叉神経が拾っている。温度や痛みを担当する神経系だ。香水を嗅いだときの「鋭さ」「刺す感じ」の一部は、匂いではなく触覚に近い信号として届いている。
変化しか測れない
組み合わせで読む仕組みには、もう1つ大きな帰結がある。順応だ。同じ匂いを嗅ぎ続けると、数分のうちに感じなくなる。受容体の応答と神経の処理の両方が、一定の刺激に対して反応を下げていくためである。
自分がつけた香水が自分では分からなくなるのは、この働きによる。香りが消えたのではなく、こちらの検出が下がっただけだ。だからつけ足すと、他人にとっては強すぎることになる。嗅覚は絶対量ではなく変化を測る器官で、変わらないものは背景として処理される。
生き物としては、これは合理的な設計だろう。自分の体臭や住処の匂いを常に感じ続ける必要はなく、いま新しく現れたものにこそ注意を向けたい。嗅覚は環境を記述する装置ではなく、環境の変化を知らせる装置として作られている。
400のセンサーで足りるのは、鼻が分子を同定しようとしていないからだ。世界に何があるかを列挙するのではなく、いま何が変わったかを模様として読み取る。香水を試すとき、店頭で3本目からよく分からなくなるのも、朝つけた香りが昼には気にならなくなるのも、失敗ではなく仕様である。感じ取れなくなったことのほうが、この器官の働きをよく表している。