瑪莎·麥克林托克科學事業的開端源於年輕時的一個突發奇想。她回憶說，甚至是一個荒謬的時刻。那是1968年的夏天，她是一名衛斯理學院的學生，在緬因州的傑克遜實驗室參加一個研討會。一群資深研究人員在餐桌旁聚會，討論小鼠似乎是如何同步它們的卵巢週期的。20歲的麥克林托克坐在附近，突然插話說：“嗯，難道你們不知道嗎？女人也會那樣。”
“我不記得確切的措辭了，”她現在坐在芝加哥大學裝置精良的實驗室裡，放鬆而又半開玩笑地說。“但每個人都轉過頭來盯著我看。”很容易想象她在那次遙遠的相遇中的樣子——同樣的直率目光，同樣的友善面容和蓬亂的頭髮。然而，餐桌旁的那群人並沒有被她迷住；他們告訴她，她根本不知道自己在說什麼。
麥克林托克並沒有被嚇倒，她向也在參加研討會的一些研究生提出了這個問題。他們打賭她找不到資料來支援她的論斷。她回到衛斯理學院，與她的本科導師帕特里夏·桑普森討論了這件事。桑普森反過來鼓勵她：接受這個賭注，做研究，證明自己是對的還是錯的。
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三年後，現在是一名研究生的麥克林托克在《自然》雜誌上發表了一篇題為“月經同步和抑制”的兩頁論文。（《大眾科學》是自然出版集團的一部分。）它詳細描述了一個相當有趣的現象，在學年期間，衛斯理學院宿舍的約135名居民中觀察到。在那段時間裡，月經週期顯然開始發生變化，尤其是在經常在一起的女性中。月經變得更加同步，開始和結束的時間重疊更多。
今天，人類月經同步的概念通常被稱為麥克林托克效應。但這個一直塑造著她的研究和聲譽的想法，這個推動著一個仍在蓬勃發展的研究領域的想法，是這種神秘的同步，這種生殖網路，是由女性之間的化學資訊傳遞引起的——人類像許多其他生物一樣，透過化學訊號相互聯絡的概念。
要像昆蟲學家對無數昆蟲資訊素所做的那樣，精確地找出特定的訊號化學物質並追蹤它們對我們身體和思想的影響，比預期的要困難得多。但在麥克林托克發現後的四十年裡，科學家們已經繪製出化學訊號在人類行為譜系中的影響。我們不僅同步我們的生殖週期，我們還可以識別我們的親屬，對他人的壓力做出反應，並對他人的情緒做出反應——例如恐懼或悲傷或“今晚不行，親愛的”——所有這些都是透過檢測他們悄悄分泌的化學物質來實現的。隨著研究人員對這種人類互動網路的瞭解越來越多，他們正在幫助彌合人類與自然世界之間人為的界限。
動物王國的化學
關於動物分享看不見的化學線索的非常有趣的想法，至少就其他物種而言，有著悠久而輝煌的歷史。古希臘人熱情地談論發情的母狗可能會產生某種神秘的分泌物，能夠將公狗驅趕至氣喘吁吁的瘋狂狀態。查爾斯·達爾文指出幾種著名的氣味濃烈的物種，提出化學訊號是性選擇過程的一部分。在19世紀末，偉大的法國博物學家讓-亨利·法布林對化學物質的誘人呼喚能夠激起有翅昆蟲堅定飛行的證據感到困惑。
然而，直到1959年，這門科學才真正開始獲得發展勢頭。在那一年，諾貝爾化學獎得主阿道夫·布特南特分離並分析了一種雌性蠶蛾釋放以吸引雄性的化合物。布特南特解剖了這些昆蟲，並從它們微小的分泌腺中仔細提取了這種化學物質。他收集了足夠的量來結晶它，以便他可以透過X射線晶體學來辨別其分子結構。他將這種化合物稱為“bombykol”，以蠶蛾的拉丁名命名。
這是第一個已知的資訊素，儘管這個術語當時還不存在。不久之後，布特南特的兩位同事，德國生物化學家彼得·卡爾森和瑞士昆蟲學家馬丁·呂舍爾，用兩個希臘詞創造了這個名字：pherein（運輸）和horman（刺激）。他們將資訊素定義為一種小分子，可以在同一物種的個體之間傳遞化學資訊。這些化合物必須以非常微小的量活躍，效力低於有意識的氣味閾值。兩位研究人員寫道，當一個物種中的一個個體釋放出來並被另一個個體接收時，它們會產生可測量的效果，“一種特定的反應，例如，一種明確的行為或一個發育過程。”
從那時起，人們在昆蟲中發現了驚人數量的資訊素——動物交換的最著名和最確定的化學訊號分子類別——不僅在蠶蛾中，而且在樹皮甲蟲、甘藍夜蛾、白蟻、切葉蟻、蚜蟲和蜜蜂中也發現了資訊素。根據美國國家科學院2003年的一份報告，昆蟲學家“現在已經破譯了1600多種昆蟲的資訊素通訊密碼”。資訊素的用途遠不止吸引配偶：它們引起警報，識別親屬，改變情緒，調整關係。
到1980年代後期，人們還發現資訊素會影響包括龍蝦、魚類、藻類、酵母、纖毛蟲、細菌等在內的廣泛的非昆蟲物種。隨著這門新的化學通訊科學的興起——獲得了更正式的名稱半化學，源自希臘語semion（意思是“訊號”）——科學家們將搜尋範圍擴大到哺乳動物。幾乎立刻，他們就遭到了同事的抵制。
印第安納大學資訊素研究所所長米洛斯·諾沃特尼回憶說：“在1970年代和1980年代，如果你說‘哺乳動物資訊素’，人們會跳起來反對你。”“他們會說，‘沒有這種東西：哺乳動物不像昆蟲。它們進化得太高階和複雜了，不會自發地對資訊素之類的東西做出反應。’”
但到1980年代中期，諾沃特尼不僅在小鼠中鑑定出一種調節雄性間攻擊性的資訊素，他還合成了它。這種化合物也在大鼠、倉鼠、兔子和松鼠中得到證實。隨著名單的延長，也越來越明顯的是，哺乳動物的資訊素非常像——如果不是完全相同的話——昆蟲中發現的資訊素。例如，大多數研究人員引用了已故俄勒岡健康與科學大學生物化學家L.E.L.“貝茨”·拉斯穆森的驚人工作，她在1996年表明，雌性亞洲象分泌的一種性資訊素在化學上與100多種蛾類用於類似吸引目的的資訊素相同。
麥克林托克在1971年關於月經同步的開創性論文中提出了一個類似的想法。“也許，”她當時寫道，“至少有一種雌性資訊素會影響其他女性月經週期的時機。”
氣味景觀
現年63歲的麥克林托克坐在一個陽光充足的小房間裡，房間裡擺滿了檔案櫃、電腦、成排的帶塞子的瓶子和管子以及氣味棒——所有這些都散發出淡淡的、略帶甜味的化學香氣——以及一位名叫大衛·柯恩的黑髮研究生。（“所有其他研究生都會踩著我的屍體爬進這個房間，”他說。）麥克林托克的實驗室位於芝加哥大學的心理與生物學研究所，她是該研究所的創始主任之一。她穿著一件粗花呢外套，裡面是一件顏色鮮豔的圖案襯衫，她正在思考一個問題：自從大約四十年前的那一天以來，半化學科學已經走了多遠？她說，人類化學通訊的案例已經成立，“我們的目標是著手鑑定化合物。然後我們可以改進我們對它們所起的根本作用的理解。”
這項任務絕非易事。據估計，人體氣味來源於約120種化合物。這些化合物中的大多數存在於汗腺產生的水溶性溶液中，或者從腋下、乳頭周圍和生殖器區域最集中的頂漿分泌腺或毛囊油性軸中的氣味腺中釋放出來。
費城莫奈爾化學感官中心的約翰·隆德斯特羅姆指出，我們使用研究人員所說的外源性化合物，例如肥皂、除臭劑和香水，使情況變得更加複雜。然而，隆德斯特羅姆驚歎於我們的大腦如何巧妙地梳理這種化學糾纏。他在實驗室進行的神經影像學工作發現，與環境中其他地方發現的化學相似分子相比，對已知的人類化學訊號的反應速度快20%。隆德斯特羅姆說：“大腦總是知道它什麼時候聞到體味。”
這種能力在嬰兒期就已經存在。大量的人類研究表明，與動物一樣，母親和嬰兒對彼此的氣味非常敏感。這種氣味知識非常精確，以至於嬰兒甚至更喜歡母親穿過的衣服的汗液化合物接觸過的部分（而且只喜歡母親的）。有趣的是，母乳餵養的嬰兒的識別能力比配方奶餵養的嬰兒更敏銳。
隆德斯特羅姆說：“我們仍然只是在繪製有影響力的化合物與那些沒有影響力的化合物之間的關係圖。“我不認為我們正在處理單一化合物，而是在處理一系列不同的化合物，這些化合物在不同的時間可能很重要。”他說，資訊素在雷達下運作，它們會影響——但不一定完全控制——許多行為。“如果我們將這些與社會線索進行比較，它們可能不如我們交流的明顯方式重要，”隆德斯特羅姆說。但是，他補充說，這種能力可能在我們的進化過程中幫助了生存，使我們彼此之間更加密切。
萊斯大學的心理學家丹尼斯·陳也認為，這種化學警覺性會帶來進化優勢。在她的研究中，她在個體觀看恐怖電影時收集他們的氣味樣本。紗布墊放在觀看者的腋下，以收集在恐懼時刻釋放的汗液。稍後，將墊子放在志願者的鼻孔下。為了比較，陳還收集了人們觀看喜劇片或中性電影（如紀錄片）時產生的汗液。
她早期的一項實驗發現，參與者可以分辨出汗液捐贈者在產生汗液時是恐懼還是快樂。受試者的猜測成功率高於純粹的偶然性，尤其是對於恐懼引起的汗液。陳隨後進行的研究表明，暴露於“恐懼汗液”似乎會增強警報反應——使參與者更容易在他人臉上看到恐懼。這些暴露甚至增強了認知能力：在包含暗示危險的詞語的詞語聯想測試中，聞到恐懼汗液的女性的表現優於暴露於中性汗液的女性。“如果你聞到恐懼，你就能更快地檢測到恐懼的詞語，”陳解釋說。
在一專案前正在印刷中的研究中，她和中國科學院的周文比較了長期伴侶與短期關係中的人的反應。這些結果表明——也許並不令人驚訝——情侶在一起的時間越長，伴侶就越擅長解讀汗液中顯然編碼的恐懼或快樂資訊。“我希望人們能從這件事中看到的是，理解嗅覺對於我們理解自己非常重要，”陳說。
並且，越來越多的證據表明，對氣味的無意識感知會影響一系列人類行為，從認知到性行為。例如，今年一月，以色列雷霍沃特魏茨曼科學研究所的一組科學家在心理學家諾姆·索貝爾的領導下報告說，與聞到鹽溶液的男性相比，聞到女性情感眼淚滴的男性突然感到性趣降低。索貝爾發現了對這種明顯的化學訊號的直接生理反應：男性睪丸激素水平略有但可測量的下降。該訊號可能是為了表示生育能力較低而進化出來的，例如在月經期間。更普遍地說，這一發現可能有助於解釋人類獨特的哭泣行為。
硬科學
現在的主要目標是確定秘密傳遞訊號的關鍵化學物質，並更多地瞭解身體如何檢測這些訊號並對其做出反應。莫奈爾化學家喬治·普雷蒂已經規劃了一個研究專案，其中包括透過分析汗液和頂漿分泌物以及研究嗅到這些化學物質的人的激素水平來追蹤這些信使。“我們尚未確定攜帶資訊的精確訊號，”隆德斯特羅姆同意道。“如果我們想要這項工作有一個堅實的基礎，那麼這就是下一步需要的。”
麥克林托克也認為這是一個優先事項。近年來，她專注於構建一種更有效的已知化學訊號的詳細畫像，即一種名為雄烯二酮的類固醇化合物。她認為，這種特定的小分子足夠有效，可以滿足被稱為人類資訊素的要求：它是一種作為同種化學訊號並影響生理和行為的小分子。多年來，包括麥克林托克和隆德斯特羅姆的實驗室在內的實驗室發現，這種特定化合物對認知顯示出可測量的影響，並且它可以改變皮質醇等應激激素的水平，並引起情緒反應的變化。
在最近的一項研究中，麥克林托克和她在伊利諾伊大學芝加哥分校的同事蘇瑪·雅各布探討了雄烯二酮影響情緒的傾向。他們將痕量雄烯二酮混合到溶劑丙二醇中，然後用丁香油掩蓋任何可能明顯的異味。然後，他們將一個研究組暴露於含有該化合物的溶劑中，另一個研究組暴露於普通溶劑中。受試者被要求聞裝有其中一種溶劑的紗布墊；他們只被告知他們正在參與嗅覺研究。所有受試者都繼續填寫一份冗長而乏味的問卷。
總體而言，暴露於雄烯二酮的受試者在整個15到20分鐘的測試中保持了明顯更愉快的心情。一項後續研究重複了相同的過程，但同時也進行了腦成像。神經影像顯示，在那些暴露於化學訊號化合物的人中，與注意力、情緒和視覺處理相關的腦區更加活躍。麥克林托克認為這是一種經典的資訊素效應，就像她幾十年前推測的那樣。
即便如此，她和其他研究人員仍然謹慎地談論“推定的”資訊素。人類是複雜的，特定化學物質與行為變化之間的任何因果聯絡都很難最終證明。事實上，沒有人能確定究竟是哪種或哪些化學物質導致了麥克林托克的最初發現，即女性月經週期的同步。即使這種現象本身也被證明有些難以捉摸：它在許多後續研究中得到了證實，但被其他研究駁斥，科學界仍然沒有一致接受它。
大部分討論都集中在究竟同步了什麼——也許是排卵時間，也許是週期長度。以色列巴伊蘭大學的父子團隊倫納德·韋勒和阿龍·韋勒對1990年代的人類資料進行的一項回顧發現，同步有時會發生，有時不會發生。“如果它存在，”倫納德·韋勒報告說，“它肯定不是普遍存在的。”
雖然麥克林托克仍然保留著她大學時代的自信，但她同意這種效應比她最初想象的要微妙。但她也認為，批評者往往忽略了更重要的一點：自從她的研究以來，人類之間化學通訊的證據一直在穩步積累。而且，我們的化學資訊傳遞結果證明與人類的所有其他交流形式一樣複雜，這並不令人驚訝。
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