方舟子：寻找人类第六感
http://www.sina.com.cn 2003年07月24日 13:55 新浪科技

　　方舟子/文

　　众所周知，生理学上将人类的感官分成五种：视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉。从分子水平上看，这种划分甚无道理。我们对外界刺激的感觉，是通过被称为受体的蛋白质进行的。视觉比较独特，通过光受体感觉光线刺激，但听觉和触觉实际上是同一类，都是通过机械性受体感觉机械刺激。嗅觉和味觉也是同一类，它们具有化学受体，感受化学分子，只不
过，嗅觉感受的是气体分子，而味觉感受的是液体分子。所以这五种感官，实际上是三种。除此之外，我们身体还有其他的感觉，例如伤痛性受体感受疼痛，温度受体感受冷热，渗透压受体感受渗透压，等等。这些感觉没有形成专门化的感觉器官，没有被算在内。

　　在动物界还普遍存在着第六种感官：对外激素的感觉。外激素是由动物分泌的化学物质，用于影响同种动物(通常只针对一个性别)的行为。从单细胞的原生生物、昆虫，到哺乳动物都用外激素相互联系。蛾用外激素寻找配偶，蚂蚁用外激素调节社会行为、标记食物线索，哺乳动物用外激素标记领地、发出警告以及寻找配偶。在哺乳动物中，外激素与尿液、汗液、性分泌液一起排出，并很快地蒸发、扩散开去。感觉外激素的器官叫做犁鼻器，这是一个位于鼻中隔底部的软骨结构。虽然其感受器位于鼻腔内，但是外激素感觉和嗅觉并不相同。嗅觉感受器位于鼻粘膜，有大约一千种化学受体与嗅神经元相连。它感受的是气体化学分子，产生的神经信号被传导到鼻腔上方的嗅球，再通过嗅神经传导到大脑皮层的嗅觉区域进行处理，引起复杂的生理、心理反应，几乎总是有意识地感觉到的，并且经常唤起回忆。外激素的化学受体是一类特殊的细胞表面受体，种类要比嗅觉的化学受体少得多。外激素的神经元也不像嗅觉神经元那样有鞭毛，它不能感受气体化学分子，而只感受液体分子。哺乳动物的外激素许多是蛋白质大分子，难以挥发，即使是通过空气传播的，也是以液体的形态，还有的外激素是通过嘴巴(比如互相舔舐)而抵达犁鼻器的。外激素与受体的作用，类似于体内激素和受体的作用，它产生的神经信号的传导路线也与嗅觉不同，先被传导到“副嗅球”，然后抵达下丘脑、垂体这些控制激素(特别是性激素)分泌的区域。对外激素的感觉，完全是下意识的。它没有味道，不会唤起回忆，其产生的反应与以前的经历无关。它导致的，乃是一种进化而来的本能反应。

　　我们对哺乳动物外激素作用的了解，主要是通过对鼠类做的实验。在一个实验中，让一个笼子里的老鼠持续几天生活在紧张的环境中，然后把它们取出转移到另一个房间。原来的笼子不做清理(这样可保留残余的外激素)，放入原先在安静的环境中悠哉游哉的老鼠，半个小时后，这些老鼠也和前面的那些老鼠一样变得神经兮兮，焦躁不安，抽血检查，发现血液中有大量的为对付紧张环境而分泌的激素。显然这些激素是在旧房客留下的外激素的刺激下分泌的。

　　外激素不仅能用于进行感情交流，更重要的是，它们能影响生殖活动。雌鼠在正常情况下，大约每五、六天会发情一次，也就是排卵并允许雄鼠交配。如果一个笼子里养的雌鼠数量过多，雌鼠的发情(排卵)将会被抑制。但是，如果将其中某只雌鼠的犁鼻器摘除，她就会有正常的发情周期，说明对发情的抑制是由于其他雌鼠分泌的外激素引起的。对那些发情受抑制的雌鼠，如果闻雄鼠排泄的尿液，抑制就会被解除。那些发情期正常的雌鼠，在闻了雄鼠的尿，甚至是从尿中提取出来的蛋白质，则会提前发情，那些从未发情过的“处女鼠”也会因此提前首次发情。但是如果把雌鼠的犁鼻器摘除，雄鼠的尿就不再能发挥作用，说明这种作用也是由外激素导致的。同样，雌鼠的外激素也会对雄鼠产生影响，会刺激雄鼠雄性激素的分泌，导致一系列的生殖行为。如果把雄鼠的犁鼻器摘除，他们就不再对雌鼠感兴趣，不愿意交配。

　　能不能在分子水平上做类似的实验，即不把整个犁鼻器摘除，而只把某个与外激素通讯有关的基因去掉呢？在犁鼻器中，有一种叫做TRP2的蛋白质，被认为与传导外激素信号有关。最近，哈佛大学的研究人员将产生这个蛋白质的基因从雄鼠体内“敲除”，这样的雄鼠不再制造TRP2蛋白，无法接收外激素的刺激，预计将会使雄鼠失去交配的兴趣。但是，把这种“敲除”老鼠与发情雌鼠放在一起，却能正常交配，这出乎研究人员的意料，使他们很感失望。他们进一步研究这些“敲除”雄鼠的行为是否有别的异常。把雄鼠放在一个笼子中养一段时间后，它就把这个笼子视为自己的领地，如果放进别的雄鼠，会遭到袭击。这种好斗行为也是因为外激素的刺激引起的。但是，把雄鼠放进“敲除”雄鼠的笼中，“敲除”雄鼠却失去了攻击性，而且奇怪的是，他竟然试图与新来的雄鼠交配。如果把雌、雄鼠同时放入，“敲除”雄鼠将不做选择地试图与二者都交配。这些失去了TRP2基因的雄鼠，变成了温顺的、亢奋中的双性恋老鼠：制造爱，而不制造战争。(发表于美国《科学》杂志2002.2.22.)

　　外激素的作用还和基因差异有关。这涉及到一大类被称为组织相容性基因的基因。它之所以得了这个名字，是因为在做器官移植时人们发现，在有相同或相似的这类基因的两个个体之间做器官移植，不容易发生免疫排斥。鼠类的组织相容性基因被称做H-2基因，它有许多套。在一个实验中，研究人员培育了一群老鼠，它们有完全相同的基因，只有H-2基因有两种。在让它们配对交配时，研究人员发现了一个没有料到的奇怪现象，雄鼠倾向于与自己的H-2基因不同的雌鼠交配。用一个简单的实验可以证明这与外激素有关。在鼠窝的两个房间中，分别洒上两种雌鼠(一种H-2基因与雄鼠相同，一种不同)的尿，把雄鼠放进来，十次有八次它会跑进由不同的H-2基因的雌鼠洒下的尿的房间，而如果房间里洒的是两种雄鼠的尿，则雄鼠选择房间的概率相同。反过来，让雌鼠选择，她也倾向于选择有不同的H-2基因的雄鼠。由于这些老鼠的其他基因完全相同，说明这种对配偶的偏爱，完全是由于H-2基因的不同引起的。组织相容性基因被视为个体的标志，动物倾向于与携带不同的组织相容性基因的异性交配，可以视为一种防止近亲交配的本能行为。

　　人类也有组织相容性基因，称为HLA基因。和老鼠一样，HLA基因似乎也和人类的择偶有关。在美国南达科他州一个闭塞的社区，研究人员对其成员的HLA基因分布做了调查。该社区的成员基本上都是早年移民的后代，内部通婚，很少有外来人口，因此HLA等位基因的种类相对较少。抽取血样检测HLA基因后发现，年轻人倾向于与那些与本人的HLA基因不同的人结婚，而避免HLA基因相同的。在1994年，几名瑞士动物学家做了一个更直接的实验。他们找来一批男子，叫他们在星期天晚上用无味肥皂洗澡，然后穿上一件衬衫，连续穿两个晚上，星期二早上交上衬衫。研究者把衬衫放在纸箱中，盖上开一个小洞，让处于月经周期中点(此时嗅觉最灵敏)的女子来闻这些衬衫，并记下其感受。每个受试女子要闻七个样品，一个是干净的衬衫，三个是那些HLA基因与她相似的男子穿过的，另外三个是那些HLA基因与她差别较大的男子穿过的。结果表明，女性喜欢乃至于陶醉于那些HLA基因与她差别大的男子的体味，却讨厌那些HLA基因与她们相似的。有意思的是，对于那些服了避孕药的女性(体内激素水平与孕妇相似)，结果刚好倒了过来。而且，那些HLA基因差异大的男子体味，往往让受试的女子想起现在或以前的配偶。在1997年，这个研究小组对男、女的情况同时做了实验。他们让121名男人和女人闻6件衬衫，其中2件是女人穿过，4件是男人穿过的。然后让他们对衬衫的味道打分。这个实验显示受试者非常不喜欢有与他们相似的HLA基因的人的体味，而对与之HLA基因差异大的人的体味，只略不喜欢或无所谓喜不喜欢，而且后者往往让他们想起自己的配偶或以前的配偶。有趣的是，这种喜欢程度只和HLA基因有关，而和性别无关：一个男人给一件被另一个男人穿过的衬衫味道打了本次实验得到的最高分。

　　鼠类显然是用外激素来传递组织相容性基因差异的信息，但是人类却可能用的是普通的体味，外激素是否也在人类择偶中发挥了作用，难以确认。事实上，生物学家一直否认人类人类有外激素。直到1971年，当时在哈佛大学(现在在芝加哥大学)的心理学家玛萨·麦克林托克(Martha McClintock)发表的研究，才首次使学术界开始认真对待人类可能也能不知不觉地用外激素传递信号。

　　民间向来有一种说法，住在一起的女性的月经周期会变得同步，但这种说法一直没有得到证实。麦克林托克对此做了认真的研究。她对一座大学生宿舍的135名女大学生做了调查，发现生活在同一个宿舍的人(生理距离靠近)以及感情密切的好友(心理距离靠近)，其月经周期都同步，以既是室友又是好友的人同步得最好。随后其他研究人员重复了类似的调查，虽然发现例外(比如服避孕药的女性，其月经周期由避孕药中的雌性激素决定，不会与他人同步)，但大多数都证实了麦克林托克的结果。月经周期会受到环境因素的影响，这些女大学生都处于类似的生活环境中，月经同步会不会是因此导致的呢？麦克林托克排除了这种可能性，因为那些在同一时间住在同一座宿舍，但是既不是室友也不是好友的女大学生，她们的月经并不同步。还有一种可能，这些室友或好友通过微妙的社会交流使得月经周期保持同步。室友或好友一般都相互知道月经情况，通过获得这种信息有可能下意识地控制了月经。这种可能性难以排除。但是麦克林托克主张第三种可能性，即这些女大学生是通过外激素相互影响月经周期的。

　　为了证实这个设想，麦克林托克首先用鼠类做实验。如果将雌鼠关在同一个笼子里，她们的发情周期也会同步。麦克林托克将两组雌鼠分别关在两个笼子中，中间用一条通风管道连起来，并让风从一个笼子通过这条管道吹向另一个笼子。她发现，如果在上风口笼子中养的是发情前的雌鼠，那么下风口笼子中雌鼠的发情周期就会延长；如果在上风口笼子中养的是发情后的雌鼠，那么下风口笼子中雌鼠的发情周期则会缩短。麦克林托克因此认为，雌鼠的发情周期同步，是通过两种作用相反的外激素进行协调的。在1998年，麦克林托克对人类进行了类似的实验。她的实验对象是29名年龄在20到35岁之间的年轻妇女。这些妇女不能服避孕药，其中有9名每天用没有味道的皂洗澡，洗完澡后将棉花垫放在腋下收集分泌物。麦克林托克推测人的腋下会分泌外激素，因为那些确知能用外激素通信的哺乳动物在腋下都有分泌外激素的腺体，而且女性到了青春期，腋下开始会分泌明显的体味，表明这里发生了与生殖有关的化学变化。棉花垫在腋下放置8个小时后，被收集起来剪成小块，让剩下的20名妇女在早晨用它们涂擦鼻子下方，在6小时内不要洗被涂的地方。这个实验做了两个月，结果与在雌鼠实验中发现的相同：从排卵前(相当于雌鼠的“发情前”)的妇女收集来的腋下物质会使所有接受者的排卵日期提前并使月经周期缩短，而从刚刚排了卵的妇女收集来的腋下物质会使排卵日期推迟并使月经周期延长。由于在收集之前刚刚洗过澡，这些腋下物质并没有可觉察的味道，因此起作用的不太可能是普通的体味，而是某种无味的化学成分。其作用又与雌鼠的外激素相似，表明可能也是外激素。

　　在2000年，麦克林托克又宣布，外激素不仅能调节人的生理状态，对心理状态也会发生影响。她测试的是两种人体分泌的类固醇：男性分泌的雄甾二烯酮(androstadienone)和女性分泌的雌甾四烯(estratetraene)。这两种激素本身是无味的，但经常分别被加到女用香水和男用科隆水中，它们被认为分别能吸引男性和女性。麦克林托克研究组让10名男人和10名女人在鼻子底下和脖子上的一个点涂上用丙二醇稀释的这两种类固醇。在做对照时，在同一地方涂上不加类固醇的丙二醇。然后研究者对试验对象做了一系列心理测验，比较这些化学物质对他们的思维和心理状态产生的影响。测试对象进入实验室回答问卷，经过一段时间，参与实验的兴奋心情过了之后，情绪就会低落，甚至会生气。但是对那些涂了类固醇的女性，不管涂的是雄甾二烯酮还是雌甾四烯，自始至终都能保持良好的心理状态。而类固醇对男性的作用恰好相反，涂了以后心情反而变得更坏。测试对象在接触类固醇之后6分钟，心理状态就能发生改变。2001年，麦克林托克实验室提供了类固醇影响人脑功能的直接证据。他们发现，在吸入雄甾二烯酮后，大脑的下皮质和新皮质区域的血糖利用率发生了广泛的变化。这些区域并非专门用于嗅觉，其变化模式与那些能影响心理状态的化学物质相似。这就表明了化学物质即使未被有意识地察觉到，也能改变大脑的新陈代谢和功能。

　　在麦克林托克最近宣布这一系列发现之前，就有多人宣布发现、提取出了人类性外激素，并且将提取物、合成物投入市场销售。但是由于这些研究带着强烈的商业动机，其可靠性向来受到怀疑。麦克林托克实验室提供了更为直接、可靠的证据，但是争议并未因此平息。雄甾二烯酮和雌甾四烯能在人的血液中检测到，但是我们不知道它们是否被散发到体外，更不知道在日常生活中，它们是否真的在发挥作用。即使人体在散发外激素，我们也未能确认它们能通过什么途径被他人接收。跟其他哺乳动物不同，人类的犁鼻器是高度退化的。在胎儿和新生儿中，很明显有犁鼻器结构。新生儿似乎也和其他哺乳动物的后代一样，能通过母亲乳头散发的外激素寻找乳房。但是随着婴儿的成长，犁鼻器逐渐退化。对564名成年人所做的解剖表明，70%的人不具有犁鼻器结构，剩下的30%的犁鼻器也是高度退化的。在成年人犁鼻器中未能找到神经元，也没能发现有犁鼻神经传递信号。因此，成年人的犁鼻器不太可能具有功能。那么，如果外激素能影响成年人的行为的话，又是如何进入体内、传递神经信号的呢？对兔子和猪的研究表明，外激素也能通过嗅觉组织传递信号。2000年8月洛克菲勒大学和耶鲁大学的研究人员联合发表了一篇论文。根据这项研究，检测人类外激素的受体似乎存在于嗅觉细胞中。已知鼠类存在着多达一百多种外激素受体基因，根据这些基因的序列，研究人员在人类基因组序列中进行搜索，看是否存在与外激素受体相似的基因序列。他们找到了8个类似的人类基因序列，但是有7个是不具有功能的“假基因”，只有1个是真基因。这个被称为V1RL1的基因，编码的蛋白质主要存在于人的鼻粘膜中。对11名来自不同族群的人的基因进行了检测，发现有两种V1RL1基因，结构略有差异。也许人类还有其他类似外激素受体的基因，不过不太可能有很多。这种受体是否在人类中真正发挥了检测外激素的作用，也还需要进一步的研究。

　　人类的行为当然不会受任何单一因素的决定。人的择偶、求偶、性行为和繁殖行为受到无数生理、心理、社会因素的影响。即使仅仅考虑生理因素，也同时涉及了几乎所有的感官。人类无以伦比的大脑皮层使我们能够同时处理和综合来自各种感官的信息，而不会只受某种感官的操纵。因此可以肯定，外激素即使能够影响到人的行为，也决不会像在其他哺乳动物中那样起决定性的作用。寻找人类第六感的过程，恰恰使我们进一步了解到人类行为的复杂性，而影响它的因素，有的就像外激素那样难以捉摸。

　　原载于《科学画报》2002年第5期

Menstrual Synchrony: Do Girls Who Go Together Flow Together?
Published by Harriet Hall under Obstetrics & gynecology
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When women live together, do their menstrual cycles tend to synchronize? It’s been a long time since I first heard that claim. I didn’t believe it, for a number of reasons. I had never observed it myself, I saw no plausible mechanism to explain how it could happen, I thought the statistics to prove it would be problematic and complicated, and I suspected that confirmation bias and selective memory might have persuaded people that a spurious correlation existed. How often do women say “Oh, look! We’re having our periods at the same time”? How often do they say “Oh, look! We’re having our periods at different times”? Now that many years have passed since my first encounter, I thought it would be fun to revisit the claim and see whether science has supported it or rejected it.

A perusal of PubMed and other Internet sources left me confused and amused.
Synchrony Is Difficult to Define

Consider that the normal menstrual cycle can vary from 21 to 35 days and can last 2 to 7 days. Consider that some women are regular and consistent, while others have variable patterns, even “regularly irregular” patterns. Consider that anovulatory cycles and other conditions often lead to menstrual irregularities that fall outside the normal range. Consider that strenuous exercise and other life events can affect menstruation. Put all that together, and you can see that often cycles will overlap simply by chance, and that it is difficult to define synchrony.

If two women have regular 28 day cycles and 7 day periods, the maximum number of days they could not overlap is 14. On average, their periods will be 7 days apart, and half the time they will be closer.

How could a 21 day cycle ever “synchronize” with a 35 day cycle? For example if you compare a woman with a regular 35 day cycle who starts on January 1 to a woman with a 21 day cycle who starts two weeks later on January 15, their next periods will coincide almost perfectly (Feb 4-10 and Feb 5-11) but they will diverge after that. Would it count if the last day of one woman’s period overlapped with the first day of another woman’s? What if half the periods coincide and half don’t? The whole thing is problematic.

What Does the Literature Say?

It all started with Martha McClintock. In a paper published in Nature in 1971 she found that “social interaction” in a college dormitory setting could have a strong effect on the menstrual cycle. A follow-up study in 1998 tended to support the hypothesis that pheromones were involved: smelling armpit secretions of other women could either lengthen or shorten cycles depending on what part of her cycle the donor was in.

I’ll summarize rather than trying to cover everything published on the subject. A Scientific American article did a good job of reviewing the literature as of 2007. Suffice it to say that about half the published papers support the synchronization hypothesis and half don’t; and the half that do have been harshly criticized for their poor design and poor statistical analyses. So we haven’t reached a consensus, but it’s looking more likely that synchronization is a myth.

A study in a nursing journal assumes that synchronization occurs and addresses the subjective meaning of the experience to

assist nurses to understand the holistic aspects of this everyday experience of women and to design effective strategies and techniques to help women gain knowledge about their cycle functions, promote healthy attitudes toward menstruation as a process, and acknowledge and honor this natural, healthy aspect of their menstrual cycle.

I will be kind to those nurses and apply Thumper’s rule. (In Bambi, he said “If you can’t say something nice, don’t say nothing at all.”)

What About Non-Humans?

It was originally thought that other primates and other mammals demonstrated menstrual synchrony due to pheromones, but recent studies have shown that it doesn’t occur in chimpanzees, hamsters, mandrills, or golden tamarins.

Do Human Pheromones Exist?

The existence of human pheromones is controversial. Pheromones are chemical signals released by one individual that affect the behavior of another individual of the same species. They can be useful for alarms, food trails, sex attractants, and other purposes. They have been well documented in insects and even in plants. In one memorable demonstration, a drop of oleic acid was all it took to persuade other ants that a live ant was dead; they dragged it back to the trash heap over and over, ignoring the fact that it kept protesting its trips to the ant graveyard by vigorously kicking, and that it kept “coming back from the dead.”

In humans, pheromones have been postulated and even sold as sexual attractants. But there is little or no peer-reviewed evidence to suggest that any pheromone influences human behavior. No human pheromones have been identified, and the vomeronasal organ that detects pheromones in other mammals is rudimentary and nonfunctional in humans.

Other Explanations

Not knowing if it occurs hasn’t stopped people from speculating about why it occurs or about why it doesn’t. The evolutionary reasoners have chimed in with just-so stories both about why it would and wouldn’t offer a survival benefit. For instance, if everyone ovulated at the same time, it would be harder for a woman to get a man. Or being banished to the menstrual hut at the same time would allow women to bond and collaborate on social enterprises. I was particularly amused by one chain of reasoning:

Synchronization also doesn’t make sense because during their mentrual cycles, women often experience lack of energy. These spells of low energy among women in a tribe would be detrimental to a hunter-gatherer lifestyle. Furthermore, if all of the women get pregnant at the same time, they won’t be able to help each other. Given our anthropological history, evolution should select that women do not cycle together. (errors in the original)

And this comment on the Scientific American article left me rolling on the floor:

Astrology explains this for better than modern science. Normally close friends have similar sun, moon positions in their horoscopes. The moon and mars determine the menstrual cycles. Astrological harmony makes them friends than living together which in turn is the cause of synchronization. Even if they are living far in different continents they will be in sync. In India any normal astrologer can check a woman’s horoscope and can tell the date of her menstruation time ( especially used when they have to attend auspicious ceremonies) and plan the events. (errors in the original)

Conclusion

Do women’s menstrual cycles tend to synchronize when they live together? As so often in medicine, science doesn’t provide a clear answer. Even if the phenomenon occurs, and even if human pheromones cause it, so what? It’s a matter of curiosity, not of clinical importance. When there is a reason to manipulate ovulation or menstrual timing, pharmaceutical hormones work very well. The paucity of evidence for human pheromones suggests that if they do exist, their effects must be too small in magnitude to be very important.