說起山葵（wasabi，或叫青芥辣），必會令人想起魚生壽司。以前我跟朋友去吃迴轉壽司都會蘸特別多wasabi，喜歡它極其強烈的味道，邊吃邊「享受」那刺激鼻竇的短暫痛楚，感覺似是在玩多於醫肚，或許是受當時某個低級趣味電視節目影響吧。但原來除了增添食物風味之外，山葵刺激鼻竇和淚腺的作用還可以用來救命。
2011年的搞笑諾貝爾化學獎就頒予發明「山葵警報器」的日本滋賀醫科大學今井眞(Makoto Imai)的七人研究團隊［1］。這個警報器不能稱做「火警鐘」，因為它並不會如一般的警鐘大鳴，而是會釋放出刺鼻的山葵氣味！日本也真有不少荒誕不經的搞笑商品，但這個山葵警報器絕不是用來整蠱人的玩具，而是一個針對聾人的發明。當火警發生時，普通火警鐘並不能喚醒熟睡中的聾人，而山葵警報器就以嗆鼻的氣味來代替刺耳的聲音，幫助他們逃離險境。
你能想到其他異常的方法來發出警報嗎？閃光？睡著了就看不見啊。震動手環？始終將感應器戴在身上是很麻煩的。研究團隊嘗試過用不同氣味，包括檸檬、薄荷、草藥、硫磺、燒木材的氣味，甚至是臭雞蛋、甲硫醇等腐爛惡臭。結果他們發現嗆鼻的山葵氣味最有效喚醒人。而山葵其中一個主要成分是異硫氰酸烯丙酯 (Allyl isothiocyanate，簡稱AITC)。
為了測試AITC對睡眠的影響，研究人員不得不通頂做實驗，找來測試者在佈置成睡房的實驗室內睡覺，然後釋放特定濃度的合成AITC噴霧，半分鐘內房間就充滿嗆鼻氣體。利用睡眠多項生理檢查（Polysomnography）來監測他們的睡眠狀況和對每種刺激的身體反應。當測試者受到AITC刺激醒來時便按下按鈕，從而記錄反應時間。這實驗總共有32位成人（包括17位健聽者和15位聾人），除了一位當時鼻塞的人沒有反應之外，所有測試者均在兩分半鐘內醒來，並在4分鐘內按下按鈕。研究又發現聾人對AITC較為敏感，他們的平均反應速度比健聽者快，和會被較低濃度的AITC喚醒。搞笑諾貝爾獎評委會稱讚團隊確定了空氣中用以喚醒人的「理想wasabi濃度」(5-15 ppm)，更將研究所得轉化成非常特別而且實用的發明。其實這發明早在2009年已申請美國專利［2］，有份開發的公司亦已在日本銷售這產品，團隊更將它贈予聾人學校。這山葵警報器相當有潛力用於嘈雜的環境中，例如在夜店和卡拉OK等人群可能忽略警鐘響聲的地方，因此，這發明也不只惠及聾人啊。
其實將山葵說成有嗆鼻「氣味」也不太準確，我們吃山葵時的嗆鼻感覺，其實是鼻竇內的神經細胞感受到AITC強烈刺激和輕微痛楚的化學訊號。所以實驗中的測試者其實是被「山葵煙霧」痛醒的。況且，相信人熟睡時的嗅覺也很可能「關了機」。而負責接收這痛楚訊號的「感應器」是分佈在神經細胞表面，一種簡稱TRPA1的蛋白質，它有個非正式的暱稱叫山葵受體(wasabi receptor)，TRPA1除了感應食物和環境中有害物質的化學訊號外，它亦負責人體內因炎症疾病而自發產生的疼痛感覺。
加州大學三藩市分校(UCSF)最近刊於《自然》的研究，找出TRPA1分子感應由山葵、洋蔥、濃煙到催淚彈等刺激物質的機制［3］。David Julius的研究團隊自2015年利用低溫電子顯微鏡(cryo-EM)技術率先揭示TRPA1分子複雜的三維結構影像［4］。而這幾年該技術改良了精確度，讓團隊以0.4納米的解像度，即是以原子的尺度看清楚這個蛋白質如何感應那些聽來不相關，但卻同樣令人「熱淚盈眶」的刺激物。當它們與TRPA1結合時，會改變其蛋白質分子的構象，這輕微的物理變化就如「啪着」了感覺神經的開關掣，讓鈉和鈣離子湧入並激活神經細胞，傳遞痛楚的訊號。這發現將有助加速日後研究治療發炎痛症的新藥開發。
提起低溫電鏡，2017年諾貝爾化學獎得主Jacques Dubochet 、Joachim Frank與Richard Henderson就是研發低溫電子顯微技術，和改良生物分子立體成像的方法［5］。看來，山葵跟搞笑和正經的諾貝爾獎都甚有淵源。
資料來源
[1] Improbable Research 網站
[2] Odor generation alarm and method for informing unusual situation 專利內容
[3] Irritant-evoked activation and calcium modulation of the TRPA1 receptor 文章
[4] Sushi Meets Science: Mapping the 'Wasabi Receptor’ YouTube
[5] The Nobel Prize in Chemistry 2017 Advanced information