ジャスミンの香りとうんちの悪臭は、実は同じ匂いの成分だと信じられますか？

嗅覚は人間にとって最も重要な感覚の一つです。主に人体の嗅覚神経系と鼻三叉神経系を通じて空気中の化学物質に関する情報を伝達します。この情報はさまざまな匂いに変換されます。多くの匂いを表現する際に私たちが使う最も単純で直感的な言葉は、「香りがよい」や「臭い」です。しかし実際には、「香り」や「悪臭」は絶対的なものではなく、私たちの主観的な感覚であり、互いに変化することもあります。

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1. 「変な」匂いのインドール

多くの人の常識を覆す、あまり知られていない事実があります。つまり、私たちが使用する香水には、基本的に、排泄物から抽出できる化学物質が含まれています。この化学物質の名前はインドール（yǐn duǒ）です。

インドールは芳香族複素環式有機化合物であり、実際にはさまざまな植物の花に広く分布しており、さまざまな花の香りの主な源の1つです。人間が初めて藍と発煙硫酸を混ぜて合成しました。やや発音が難しいインドールの英語の音訳であるインドールは、上記の 2 つの英語名を組み合わせたものです。

インドールは非常に興味深い化合物です。藍と発煙硫酸の反応によって人工的に生成できるだけでなく、自然界でも常に「生成」されています。自然界には、大腸菌など、タンパク質を構成するトリプトファンをインドールに分解できるトリプトファナーゼを含む細菌が数多く存在します。

大腸菌について話すと、多くの友人の間であまり良くない連想を引き起こすかもしれません。そうです、人間や動物の消化管は自然界でインドールを「生産」するための重要な場所なのです！そのため、大便などの排泄物にもインドールが多く含まれています。インドールに加えて、その誘導体である 3-メチルインドール（インドールの炭素-水素結合の水素原子が CH3 メチル基に置き換えられて生成されます）もあり、これはスカトールとも呼ばれます。インドールとスカトールは両方とも、別名スカトールと呼ばれていることからもわかるように、便の臭いの主な原因です。

インドール（左）とその誘導体スカトール（右）の化学構造の比較 |出典：著者提供

インドールは、独特の「香りと臭い」特性を持つ化学物質です。香水の製造に使用されるほか、食品、印刷・染色、医薬品などの産業でも広く使用されています。特に製薬業界では、その高い生物学的活性により、抗高血圧、抗増殖、抗ウイルス、抗腫瘍、鎮痛、抗炎症、抗菌など、多くの治療分野の医薬品に使用されています。

インドールは幅広い用途がありますが、人によっては、インドールは排泄物から出るものだと無意識に思い浮かべ、体についた香水や口の中に入った食べ物の匂いがしなくなったと感じるかもしれません。

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実際、人間は産業的にインドールを大量に生産しており、上記のような臭いのする原料は使用していないので、この点は安心できます。石炭タールから分留によって得られるほか、さまざまな種類の有機化合物から合成することもできます。

人類化学産業の 100 年以上にわたる発展の中で、インドールを合成するための数十の化学技術が開発されました。現在最も人気のある方法はフィッシャー法であり、主にフェニルヒドラジン（jǐng）とアルデヒド、ケトンなどの有機化合物を酸の触媒下で高温で結合させる方法です。

2. 非常に「香りが強い」ものは、​​濃度の違いによって「臭い」になる

同じインドールなのに、なぜ花の香りとして、また大便などの排泄物の悪臭の元となるのでしょうか？これはインドールの濃度に関係しています。生化学医学には、「投与量を考慮せずに毒性について語ることは単なるフーリガン行為である」という有名な格言があります。インドールに当てはめると、「濃度を考慮せずに臭いを語るなんて、ただの不良行為だ」とも言えます。

ほとんどの植物の花から空気中に放出されるガス分子中のインドール含有量は低いことが多いため、私たちの嗅覚器官が感じる匂いはかすかな香りです。一方、糞便やその他の多くの腐敗したタンパク質物質は、細菌によって分解されて多量のインドールと3-メチルインドールを生成するため、空気中に放出されるガス分子はインドール含有量が多すぎるために悪臭を放ちます。

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実際、一部の植物の花でさえ、放出されるインドールの濃度が高すぎるために、私たちが嗅ぐことができる悪臭があります。たとえば、植物界で有名なラフレシアは異なるアプローチをとっています。その花は腐った死体のような悪臭を放ち、受粉のためにハエを引き寄せますが、他の動物や昆虫はそれを避けます。しかし、ラフレシアの視点から見ると、それはまた非常に憤慨している。他の植物の花と同様に、インドールを豊富に含むガス分子を放出しますが、「過剰」になり、少し多めのインドールを放出します。

さらに、クリやヒースなどの植物の花も開花時に不快な臭いを放ちますが、これもインドールの濃度が高すぎることが原因です。

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逆に、人間にとってスパイスの宝庫とみなされている動物の排泄物もあり、それが龍涎香です。アンバーグリスはマッコウクジラの腸内結石です。これは主に、飲み込んだイカの消化できない部分が腸内で長期間蓄積され発酵することで発生します。論理的に言えば、これはひどい臭いがするはずですが、実際には、龍涎香は非常に貴重なスパイスです。薄めてブレンドすると、なんとも言えない独特の香りが漂います。これらの香りは、龍涎香に含まれるトリメチルインドールと、アンブレインやアンブロキサンなどの化合物の混合物です。

3. 香りと匂いをどのように定義しますか?進化が基準を決める

インドール濃度の上昇により、人間の嗅覚が「香り」から「臭い」に変化する理由については、その根本的な原因は生物進化の観点から説明できると考えられます。

「適者生存」は進化の最も冷たい法則です。つまり、私たち人間が今日まで維持してきた習慣のほとんどは、何百万年にも及ぶ進化と淘汰を経て保存されてきたのです。 「香り」や「悪臭」の判断もここから来ています。嗅覚の本質は、人間が外部環境からの信号を感知する手段であるということです。それは、人間が利益を求め、危害を避け、自然の中で生き残るように駆り立てます。

この観点から見ると、自然界で自然に低濃度のインドールガスを放出する物質は、主に生命の息吹を意味する植物の開花、つまり果物、蜂蜜、豊富な食料源、そして大規模な植物群落によって形成された生態系です。人類がまだ原始的段階にあった頃、これらの匂いを鋭敏に嗅ぎ分け、快感を覚えることができた私たちの祖先は、匂いの発生源をたどり、他の場所よりも生存に適した環境を見つけ、生存の確率を高めていたと考えられます。

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逆に、インドールの臭いが強い場所は、腐った食べ物、腐った死体、衛生状態の悪さによる疫病など、死の臭いを表すこともあります。これは人間を近づけないようにする警告信号です。当初、これらの匂いを悪いものとみなさない遺伝子を持つ人間は、他の人間よりも死亡率が高かった。このパターンは世代から世代へと受け継がれ、時を経て私たちの遺伝子には「インドールの濃度が低いと香りがよく、インドールの濃度が高いと臭い」という判断基準が刻み込まれています。

実際、人間だけではなく、他の多くの動物も同様の行動パターンを持っています。たとえば、科学者たちはかつてショウジョウバエを使った実験を行ったことがあります。ミバエの好きな匂いの一つは、果物に広く含まれる揮発性の芳香化合物である酢酸エチルです。科学者が実験装置に低濃度の酢酸エチルを放出すると、ショウジョウバエは匂いの源に向かって飛ぶように引き寄せられたが、科学者が酢酸エチルの投与量を増やして濃度をどんどん高くしていくと、ショウジョウバエは反対方向に避け始めた。これは、高濃度の酢酸エチルがショウジョウバエに麻酔効果をもたらし、ショウジョウバエの命を危険にさらす可能性があるためです。数十億年かけて進化した生存本能により、ショウジョウバエは高濃度のエチルアセテートを「臭い」と認識し、近寄らないようになります。

4. 時間が経つとあらゆるものが薄れ、嗅覚も「審美的に疲れる」ようになります。

「蘭の花がいっぱいの部屋に入ると、その香りはもう感じられなくなる。アワビを売っている店に入ると、その悪臭はもう感じられなくなる。」という古い中国のことわざがあります。これも人間の生理学的メカニズムによって引き起こされます。
先ほども述べたように、嗅覚の本質は人間が外部のガス信号を感知することです。鼻腔内の感覚ニューロンの表面には、ガス中の揮発性分子を認識できる嗅覚受容体が多数存在します。受容体が揮発性分子刺激を認識すると、受容体が活性化され、対応する神経伝達物質が生成され、それが脳の嗅球に伝達され、私たちは特定の匂いを「嗅ぐ」ことができるようになります。

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しかし、人間の神経系には、無関係な情報や反復的な情報への注意を減らすための別の適応メカニズムが備わっています。このメカニズムの目的は、脳がより重要なことに集中できるように、エネルギーとリソースを節約することです。鮮明な比喩を使うと、脳は嗅覚系から特定の信号を受け取ると、「わかった」と反応します。その後、嗅覚受容体は同じ揮発性分子によって刺激され続けますが、神経伝達物質の放出は徐々に減少し、嗅球のニューロンも興奮性が低下し、信号が減衰します。この時点で、脳はこの匂いによって「美的疲労」を起こしていると推測できます。

実は、嗅覚だけではなく、人間の他の感覚もこのメカニズムに従います。例えば、シャワーを浴びるとき、最初は肌が徐々に少し熱いお湯に順応していきます。騒がしい環境に入った後、しばらくそこにいると騒音はそれほど耐えられないものではなくなります。暗い場所から明るい場所に移動すると、光の視覚的認識はまぶしいものからまぶしくないものへと変化しますが、これらはすべて脳のこのメカニズムによって引き起こされます。まさにこの生理学的メカニズムのおかげで、私たち人間は外部環境の信号に常に注意を払いながら、さまざまな環境に素早く適応し、より強い生存能力を持つことができるのです。

出典：重慶科学技術博物館

著者：ヤン・ジェン、人気サイエンスライター。

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