ラベンダー精油に浸したムエット、リナロールの分子ひとつ、鼻孔から鼻腔の天井までおよそ7センチの距離。嗅覚はそこから始まる。人が名前をつける香りは分子のなかにあるのではなく、分子が触れる受容体の組み合わせのなかにある。
分子がムエットを離れる
分子式 C10H18O、分子量は約154。リナロールはモノテルペンアルコールで、室温で紙の表面から離れられるほど小さく軽い。200を超える市販の精油に含まれている。ラベンダー精油では、リナロールが約20〜38%を占め、そのそばにおよそ25〜45%の酢酸リナリルがある。
ムエットを持ち上げると、紙の上の分子は少しずつ空気中へ蒸発していく。この旅ができるのは、十分に小さく揮発しやすい物質だけである。重すぎる分子は紙に残り、鼻には届かない。つまり、あらゆる香りは、何かが去っていく香りである。
ひと呼吸で、空気が鼻腔を通る。その気流のうち鼻腔の天井まで届くのは一部だけで、そこには嗅ぐためだけのごく小さな組織がある。リナロールは、その組織に届いてはじめて香りをもつ。
リナロールの香りは、ふつう、やわらかなフローラル、軽くウッディ、かすかにスパイシーと表現される。だがその表現は、石の色のように分子がもっている性質ではない。分子が組織に触れたあとに起こる一連の出来事の結果であり、この記事が追うのはその連鎖である。
嗅上皮
ヒトの嗅上皮は約5平方センチメートルで、鼻腔の天井、鼻孔からおよそ7センチ上方の奥にある。人の嗅覚のすべては、この小さな組織から始まる。
上皮の表面は、ボーマン腺が分泌する粘液に覆われている。香りの分子は、細胞に触れる前にまずこの層に溶け込まなければならない。層は絶えず流れて古い分子を運び去り、組織を次の呼吸のために新しくする。
その下には嗅覚受容神経細胞があり、ヒトでは約10〜20×10⁶個、つまり1,000万〜2,000万個ある。それぞれの神経細胞は表面に向けて短い枝を伸ばし、その先の小さなこぶには、長さ100マイクロメートルまでの繊毛が約20〜35本ある。嗅覚受容体はその繊毛の上にあり、水中の藻のように粘液のなかに広がっている。
体内の多くの神経細胞と違い、嗅神経細胞は生涯を通じて入れ替わる。上皮の基底にある幹細胞が新しい神経細胞をつくり続ける。総説によれば、上皮の細胞は約6〜8週間でほぼすべて入れ替わるが、成熟した神経細胞のなかには数か月残るものもある。
およそ四百種類の受容体
1991年、Linda Buck と Richard Axel は学術誌 Cell に、7回膜貫通ドメインをもつタンパク質をコードする非常に大きな遺伝子ファミリーのうち、嗅上皮だけで発現する18のメンバーをクローニングしたと報告した。二人は、これが嗅覚受容体のファミリーであると提唱した。2004年、この研究により二人はノーベル生理学・医学賞を受けた。
ヒトでは、このファミリーのうち約400の遺伝子が機能を保っている。残るおよそ600は偽遺伝子で、もう使える受容体をつくらない。嗅覚受容体は G タンパク質共役受容体に属し、目の光を感じる色素ロドプシンと同じ分類にある。
鍵となる規則は細胞の段階にある。成熟した嗅神経細胞は、原則として、ひとつの受容体遺伝子のひとつのアレルだけを発現する。およそ一千万の神経細胞のなかで、一つひとつの細胞はひとつの受容体を通して聞いている。約400種類の受容体が何百万もの細胞に分けられ、どの種類にも専属の神経細胞のチームがある。
香りの分子が受容体に結合すると、細胞内の G タンパク質が活性化され、酵素アデニル酸シクラーゼが働いて、ATP を環状 AMP に変える。環状 AMP はイオンチャネルを開き、ナトリウムとカルシウムを細胞内に入れる。このイオンの流れが、化学的な接触を、軸索を走る電気信号に変える。
組み合わせの暗号——ひとつの香り、多くの受容体
嗅覚受容体は、ひとつの鍵でしか開かない錠ではない。1999年、Malnic、Linda Buck らは、構造は似ているが香りの異なる分子に、単一の神経細胞がどう反応するかを測定した。結果はこうである。ひとつの受容体はいくつもの分子を認識し、ひとつの分子はいくつもの受容体に認識され、分子ごとに認識する受容体の組み合わせが異なる。
これが組み合わせの暗号である。リナロールはリナロール受容体を活性化するのではない。そのような受容体は存在しない。リナロールは一群の受容体を、それぞれ異なる強さで活性化し、そのパターンが脳へ伝わる。約400種類の受容体があれば、ありうる組み合わせの数は、誰かが一生で出会う香りの数をはるかに超える。
研究者たちは、分子のわずかな変化や濃度の変化によって暗号が変わりうることも指摘した。それが、そうした変化で香りが変わる理由かもしれない。薄めて嗅いだ素材と濃いまま嗅いだ素材が、二つの異なる表現を与えられることがある。
精油の棚で最もわかりやすい例はカルボンである。その (+) 体と (−) 体は、同じ分子式、同じ原子をもち、左手と右手のようにしか違わない。(−) 体はスペアミント、(+) 体はキャラウェイシードの香りがする。鼻は両者を区別する。だから、両者がつくる信号のパターンはどこかで違っているはずである。記事鏡像の二つの分子で、これをさらに掘り下げている。
嗅球から皮質へ
嗅神経細胞の軸索は、小さな穴の開いた薄い骨の板を通り抜け、前頭葉のすぐ下にある嗅球に届く。そこでは、同じ種類の受容体をもつ神経細胞がすべて、糸球体と呼ばれる同じ神経の集まりに収束する。鼻から来た何百万もの散らばった信号が、秩序ある地図にまとめられる。
この地図の上で、それぞれの香りは、糸球体が灯るパターンとして現れる。投射ニューロンである僧帽細胞と房飾細胞が、糸球体から信号を受け取り、嗅索に沿って先へ運ぶ。
その先の道筋は、ほかの感覚と異なる。視覚、聴覚、触覚はいずれも、皮質に届く前に視床の中継所を通る。嗅覚は通らない。嗅球からの信号は、梨状皮質を含む一次嗅覚皮質へまっすぐ向かい、扁桃体にも直接投射する。そこから情報は海馬と眼窩前頭皮質へと続く。
この解剖学は、嗅覚と記憶の結びつきを論じるときによく引かれる。記事バニラの気配と古い台所がそれを詳しく見ている。ここではひとつのことで足りる。分子から名前までの道筋は、ごくわずかな駅しか通らない。
調香師の鼻
二人の受容体がまったく同じでも、同じ香りに同じ名前をつけるとは限らない。受容体遺伝子には違いがあり、人はそれぞれ別のものから香りの名前を学ぶ。調香師は別の種類の鼻をもっているのではない。同じ素材を何年も繰り返し嗅いでつくった、分厚い辞書をもっているのである。
その学びの道具は簡素である。紙のムエット、香りがきつすぎないための希釈、時間を追って表現を書き留めるノート。純粋なリナロール、次にラベンダー、次にベルガモットと嗅いでいくと、学ぶ人は少しずつ、どの瓶のなかにもリナロールを見つけられるようになる。鼻のトレーニングのシリーズは、10本の瓶とこうしたノート1冊から始まる。
フレグランスホイールや分類表、たとえばライブラリの香りのホイールは、言葉を並べるための方法であり、受容体の地図ではない。脳がすでに認識したパターンに名前をつける助けとなり、二人の人が同じムエットについて話せるようにする。
残るのは、器官そのものの限界である。鼻は同じ香りを数分嗅ぐと疲れ、ある人にはまったく嗅げない分子もある。嗅覚シリーズの次の二つの記事が、それぞれの限界を取り上げる。
リナロールは香りを運んでいない。
運んでいるのは形であり、鼻がその形をパターンに訳す。
名前は最後に来る。