在美國，每天都有數千只訓練有素的K9犬在從事着毒品搜查、爆炸物探測和失蹤人員調查等工作。這些狗狗對安全保障工作來說是無價之寶，但同時它們也很昂貴，並且長時間工作後會感到疲憊。eurekalert.org網站報道，美國杜克大學（DU）的研究人員利用老鼠幹細胞製造了人工“機器人鼻子”的原型機，向着部分替代K9犬邁出了重要一步。

“機器人鼻子”是基於老鼠基因中的氣味受體設計的，這種基因對目標物質（如可卡因和炸藥）的氣味有反應。然而，實驗室條件和現實狀況畢竟存在很大的區別。DU醫學院分子遺傳學與微生物學教授、論文資深作者松上博明(Hiroaki Matsunami)說：“人造鼻子的想法並非新鮮概念。研究人員在上世紀90年代就已經發現了氣味受體，但要培養出所有受體並監測其活性還存在巨大的技術障礙。現有的各種機器人鼻子大多利用特定化合物來檢測氣味，但它們的效果遠不如訓練良好的狗狗。我們的設想是，利用實際存在的受體開發出一種仿生裝置。目前還沒有人能實現這個目標，但我們的研究已經在向着它前進。”

人類、狗和老鼠的基因組中包含大約20000個基因，這些基因包含了製造蛋白質的生物指令，使動物最終能實現聞、嘗、移動等行爲。研究表明，老鼠大約有5%的基因與氣味受體的產生有關，而人類則僅有2%。松上教授說：“老鼠爲其嗅覺投入了大量‘遺傳資源’，因此它們具備了良好的嗅覺。但在現實生活中，人們不可能用老鼠來探測爆炸物。”

研究人員首先需要做的工作是確定對目標氣味有最佳反應性的氣味受體。爲此，他們複製了老鼠約80%的氣味受體，並將其與7種含目標氣味的化合物混合，然後放在一種特殊的液體介質中進行實時監測。通過液體介質的反饋數據，研究人員確定了性能最好的氣味受體。受體的確定並不意味着工作的結束，還有很多問題需要解決。例如，鼻粘液對受體的氣味監測有很大影響——氣味分子在與受體結合之前，很可能因爲受到鼻粘液中酶的作用而發生改變。松上教授說：“我們的研究距離應用到機場的便攜式設備還有很長的路要走。受體識別性能的多樣性擴展、鼻粘液的作用等問題都需要作進一步的研究。”

編譯：雷鑫宇 審稿：阿淼 責編： 唐林芳

期刊來源：《自然通訊》

原文鏈接：https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-11/du-dfp111918.php

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