Feromony to sygnały chemiczne, które przemieszczają się między emitującym je zwierzęciem a zwierzęiem odbierającym, zwykle przenoszone w powietrzu lub wodzie. Kiedy docierają do odbiorcy, czyli zwierzęcia odbierającego, prawie zawsze są wykrywane przez zmysł węchu. W przypadku ssaków przez nos, natomiast u owadów i skorupiaków zwykle za pośrednictwem czułek. Za wykrywanie feromonu odpowiedzialne są wyspecjalizowane komórki nerwowe znajdujące w nosie lub w czułkach, które mają określony rodzaj receptora wiążącego się z cząsteczką feromonu. Kiedy cząsteczka feromonu wiąże się z receptorem, pobudza nerw, który wysyła wiadomość do mózgu, że feromon został wykryty. To, co stanie się później, zależy od sygnału i zwierzęcia. Jeśli jest to samiec ćmy, który wykrył żeński feromon płciowy, startuje i poprzez serię odpowiedzi na feromony w końcu odnajduje samicę. Ale feromony są używane w różnych kontekstach. Kolejnym feromonem wydzielanym przez matki królików jest zawarty w ich mleku. Ten feromon gruczołu mlekowego stymuluje małego królika do znalezienia sutka. Jest to bardzo specyficzna reakcja, która pozwala małemu królikowi bardzo szybko znaleźć sutek: małe króliki muszą to zrobić, ponieważ mają tylko trzy lub cztery minuty dziennie na pobranie mleka od matki. Sygnały feromonów działają w podobny sposób, jak każdy inny rodzaj sygnału, z wyjątkiem tego, że cząsteczka musi podróżować od sygnalizatora do odbiornika. To sprawia, że są bardzo dobre w użyciu w nocy, ale oznacza to, że musisz znajdować się w rozsądnej bliskości. Różni się więc od sygnału dźwiękowego lub wizualnego, który potencjalnie może działać na dużo większych odległościach.

W 1991 roku na konferencji sponsorowanej przez firmę zajmującą się produkcją perfum Erox Corp., dwóch naukowców z University of Utah zaprezentowało badania nad parą związków chemicznych dostarczonych przez firmę. Poinformowali, że u kilkudziesięciu ochotników cząsteczki androstadienonu i estratetraenolu aktywowały narząd lemieszowo-nosowy (VNO) – narząd węchowy, który wyczuwa feromony u wielu zwierząt – w sposób specyficzny dla płci. Firma opatentowała te cząsteczki jako przypuszczalne ludzkie feromony. Około 10 lat później, biopsycholog z University of Chicago Martha K. McClintock i jej koleżanka przetestowały zdolność cząsteczek do wpływania na stany emocjonalne mężczyzn i kobiet. Wyniki badania pt. „Stan psychiczny i wpływ na nastrój steroidowych sygnałów chemicznych u kobiet i mężczyzn” (ang. Psychological State and Mood Effects of Steroidal Chemosignals in Women and Men) opublikowane na łamach Hormones and Behavior w 2000 roku nie potwierdzały jednak twierdzenia Eroxa: „Przedwczesne jest nazywanie tych steroidów ludzkimi feromonami”, podsumowały autorki. Mimo to artykuł zwrócił uwagę społeczności naukowej na związki.

Organizm ludzki w naturalny sposób wytwarza androstadienon i estratetraenol, ale ich aktywność jako feromonów – substancji wytwarzanych i emitowanych przez jednego osobnika gatunku jako sygnały wpływające na zachowanie lub fizjologię innego osobnika tego samego gatunku – nigdy nie została jednoznacznie wykazana. Większość dzisiejszych badaczy zgadza się również, że VNO u ludzi, znajdująca się tuż za przegrodą nosową, jest szczątkowym organem, który nie jest już przydatny dla dzisiejszego Homo sapiens . Mimo to te cząsteczki pojawiają się w badaniach do dziś. A Erox, wciąż działający, wykorzystuje je w swoich produktach. Tristram Wyatt, zoolog z Uniwersytetu Oksfordzkiego (ang. University of Oxford), prześledził każdą wzmiankę o nich w literaturze naukowej, podążając ich śladem w badaniu pt. „Poszukiwanie ludzkich feromonów: stracone dziesięciolecia i konieczność powrotu do pierwotnych zasad” (ang. The search for human pheromones: the lost decades and the necessity of returning to first principles), opublikowanym w Proceedings B, w 2015 roku: „To tak, jakby firma właśnie wyciągnęła te cząsteczki z powietrza” – mówi Wyatt: „A ludzie po prostu zaufali im, więc pomysł przeprowadzenia odpowiedniej chemii i eksperymentów został spięty”.

Wyatt i inni badacze od dawna próbują odpowiedzieć na drażliwe pytanie: czy feromony ludzkie rzeczywiście istnieją? Pomimo ponad pół wieku ożywionej debaty na ten temat, nadal nie widać odpowiedzi. Pośrednie dowody sugerują jedank, że tak. Dla Wyatta jednym mocnym wskaźnikiem jest to, że ludzie w okresie dojrzewania rozwijają trwale silny zapach ciała; jest przynajmniej możliwe, że takie zapachy działają jak sygnały chemiczne, tak jak robią to u niektórych innych ssaków dojrzałych płciowo w okresie rozrodu. Fakt, że inne ssaki mają feromony, sugeruje, że my też możemy. Znajomość obu sposobów rzuciłaby światło na ten pierwotny i słabo zrozumiany system komunikacji. Jednak do tej pory nie zidentyfikowano żadnych faktycznych cząsteczek, które służą jako ludzkie feromony – po części dlatego, że cząsteczki fałszywie nazywane feromonami zmieniły kierunek poszukiwań, ale także dlatego, że identyfikacja molekularnych podstaw ludzkich zachowań jest niezwykle skomplikowana. Bliższe spojrzenie na historię badań nad feromonami u innych ssaków ujawnia niektóre wyzwania związane z poszukiwaniami i dlaczego rozstrzygnięcie tego problemu nie będzie łatwe.

Z definicji feromony są wykrywane przez układ węchowy i wpływają na zachowanie bezpośrednio lub wpływając na układ hormonalny członka tego samego gatunku (Cząsteczki, które służą jako sygnały dla przedstawicieli innego gatunku, nazywane są kairomonami). Aby cząsteczka mogła być uznana za feromon, wywoływane przez nią zachowanie musi być wrodzone, a nie wyuczone, a związki chemiczne muszą być w stanie zasygnalizować anonimowo każdemu członkowi gatunku, zamiast dostarczać węchowego odcisku palca jakiejkolwiek osoby. Klasycznym przykładem jest bombykol, który jest uwalniany przez samice jedwabników Bombyx mori , aby przyciągnąć partnerów. Naukowcy po raz pierwszy spekulowali, że zwierzęta używają komunikacji opartej na feromonach pod koniec XIX wieku, ale rozpoznanie bombykolu i wymyślenie samego terminu „feromon” nastąpiło dopiero w 1959 roku. Od tego czasu feromony zostały zidentyfikowane w całym drzewie ewolucyjnym – w tym u: pająków, homarów, ryb, żab , węży, owiec, jeleni, psów, królików, słoni i oczywiście myszy, u których przeprowadzono większość badań nad feromonami ssaków.

Niedługo po pierwszym odkryciu feromonów naukowcy zaczęli szukać ich u ludzi. W komentarzu do badania pt. „Prawdopodobieństwo feromonów ludzkich” (ang. Likelihood of Human Pheromones) opublikowanego na łamach Nature w 1971 r., University College w Londynie, lekarz Alex Comfort wezwał naukowców do zastosowania technik chemii analitycznej, takich jak chromatografia gazowa, do poszukiwania ludzkich feromonów, aby „otworzyć nowy rozdział w farmakologii reprodukcyjnej w czasie, gdy jest to bardzo potrzebne”. Artykuł Comfort’a powstał w odpowiedzi na badanie Nature opublikowane kilka miesięcy wcześniej przez McClintocka, który jako student w Wellesley College odkrył, że cykle miesiączkowe kobiet, które żyły razem, miały tendencję do synchronizacji – badanie pt. „Synchronizacja miesiączkowa i tłumienie” (ang. Menstrual Synchrony and Suppression) opublikowanie w Nature, w 1971 roku. Od tego czasu liczne publikacje podają w wątpliwość ten tak zwany „efekt sypialni”, przypisując obserwację błędom w projektowaniu badań i zbieraniu danych. W tamtym czasie jednak badanie było zapowiadane jako pierwszy dowód na istnienie ludzkich feromonów. Również w 1971 roku, około 1600 km stąd, młody chemik analityczny pochodzenia czeskiego Milos Novotny dołączył do wydziału na Uniwersytecie Indiana w Bloomington. Głównym zadaniem Novotnego było rozwijanie analitycznych metod separacji, takich jak chromatografia gazowa i spektrometria mas. Jednak starszy kolega, Marvin Carmack, wkrótce przedstawił mu interesującą kwestię związaną z konsumpcją: komunikację chemiczną między ssakami. Novotny skontaktował się z czołowym biologiem w tej dziedzinie, Wesleyem Whittenem z Jackson Laboratory, aby zaproponować współpracę. Whitten był często na świeżym powietrzu, a kiedy Novotny i Carmack przyjeżdżali z wizytą, zabierał ich na spacery po zaśnieżonych szlakach, wskazując znaki lisów. Wędrowcy zebrali trochę żółtego śniegu, wysłali próbki do laboratorium Novotnego do analizy i odkryli, że potrafią odróżnić samców od samic na podstawie lotnych związków w ich moczu.

Następnie zaczęli badać myszy, opracowując techniki profilowania molekularnych składników mysiego moczu i różnych wydzielin gruczołów. Ostatecznie trafili na parę cząsteczek – związek heterocykliczny, 2 – sec -butylo-4,5-dihydrotiazol i pochodną terpenu, dehydro- egzo -brewikominę – które wywoływały agresję u samców myszy i były atrakcyjne dla samic. W moczu dorosłych samic myszy zidentyfikowali również 2,5-dimetylopirazynę, cząsteczkę wytwarzaną przez nadnercza, która opóźnia dojrzewanie u młodych samic, być może działając jako sygnał dla osobników, że populacja jest zbyt duża, aby sprzyjać rozmnażaniu. „To żenująco prosty związek – coś, z czego powodu chemik ziewnąłby dosłownie”, zauważa Novotny, „ale miał bardzo charakterystyczny zapach, jak wiele pochodnych pirazyny”. Te i kilka innych lotnych cząsteczek zidentyfikowanych w latach osiemdziesiątych XX wieku uznaje się za pierwsze feromony ssaków. Dziś ich status jest mniej jasny. W niektórych późniejszych pracach nie znaleziono ich u różnych szczepów myszy laboratoryjnych i nie udało się odtworzyć ich skutków behawioralnych i reprodukcyjnych. Kilka innych proponowanych kandydatów na feromony wywołało podobne debaty, odzwierciedlając, jak śliskie mogą być badania nad feromonami ssaków: “Chociaż feromony owadów są na ogół pojedynczymi cząsteczkami, które promują dobrze zdefiniowane zachowania – na przykład przyciąganie partnerów, rójkę lub składanie jaj – feromony ssaków często działają w kombinacjach” – mówi C. Ron Yu, neurolog ze Stowers Institute for Medical Research, a efekty mogą się zmieniać wraz z kontekstem. Feromony zmieniają również zachowania, które dla ssaków są skomplikowane.

Testy mogą badać takie rzeczy, jak krycie i agresja u myszy, wyjaśnia Yu, ale ze względu na to, że te zachowania są zawsze wykonywane w obecności innych zwierząt, w większości przypadków nie można po prostu machać cząsteczką przed nosem myszy i śledzić, jak to się dzieje: „Jeśli nie wiemy, jakie zachowanie poddać badaniu, nie wiemy, który związek jest za nie odpowiedzialny, a bez znajomości tego związku trudno jest zidentyfikować funkcję receptorów” – mówi. A jeśli badanie przesiewowe pod kątem tych zachowań jest trudne u myszy laboratoryjnej, jest to znacznie trudniejsze u ludzi i innych naczelnych. We wczesnych latach siedemdziesiątych naukowcy twierdzili, że zidentyfikowali feromony płciowe u naczelnych Starego Świata, które bezpośrednio wpływają na zachowania godowe – doniesiono, że kwasy alifatyczne w wydzielinach pochwowych małp rezusów, które zostały poddane działaniu estrogenu, wywoływały pociąg samców, ale te tak zwane kopuliny zostały później zdyskredytowane, ponieważ nie można było odtworzyć reakcji behawioralnych. „Właśnie poprosiłam absolwentkę, która napisała do mnie z pytaniem o ludzkie feromony, mówiąc, że jest zainteresowana poszukiwaniem kopulin” – mówi George Preti, analityczny chemik organiczny w Monell Chemical Senses Center: „Powiedziałem jej, żeby nie marnowała czasu”.

„Nieodpartym rysem badań nad feromonami jest perspektywa prześledzenia całego łańcucha działania, od feromonu i zachowania po receptory i obwody mózgowe, mówi Wyatt. Jednak niewiele feromonów ssaków zostało tak ostatecznie wykrytych. Jednym z problemów jest to, że większość naukowców bada feromony z perspektywy zachowania, neuronauki lub biologii molekularnej” – mówi Kazushige Touhara z Uniwersytetu Tokijskiego. Ale niewielu chemików izoluje i bada rzeczywiste cząsteczki: „Gdyby więcej ludzi pracowało nad chemią, cała dziedzina przyspieszyłaby” – mówi. Laboratorium sygnalizacji chemosensorycznej Touhary zdołało przedstawić pełny obraz jednego mysiego feromonu: peptydu wydzielającego gruczoły zewnątrzwydzielnicze 1 (ESP1). Odkryli, że wydzieliny samców myszy z mniejszego gruczołu łzowego zwanego zewnątrzoczodołowym gruczołem łzowym, znajdującego się pod uchem, wyzwalają aktywność VNO u samic. „To był naprawdę przypadek” – mówi Touhara. Gruczoł był tak niedostatecznie zbadany, że ledwo mogli znaleźć o nim wzmiankę w literaturze. A jednak ma sens jako źródło feromonów – wyjaśnia. Zobacz, jak mysz lub kot myje się, a zobaczysz, jak ociera się łapą o uszy; ruch ten mógłby ułatwić rozprzestrzenianie się wydzieliny na sierść zwierzęcia. Naukowcy wyizolowali cząsteczkę w 2005 roku, ale dopiero pięć lat zajęło im określenie jej roli w zwiększaniu wrażliwości seksualnej kobiet i zidentyfikowanie receptora. W przeciwieństwie do Novotny’ego i niektórych innych proponowanych feromonów, ESP1 jest peptydem, a nie lotną małą cząsteczką. Touhara uważa, że pierwotnie feromony wszystkich zwierząt lądowych były substancjami lotnymi, ale myszy i niektóre inne zwierzęta lądowe rozwinęły trwalszy, oparty na białkach system znakowania, który sygnalizuje poprzez dotykanie nosa przez zwierzę do oznaczonego obszaru. Mogą działać samodzielnie lub z lotnymi feromonami. Kilka innych peptydów zidentyfikowanych od tego czasu jest powszechnie uważanych za feromony u myszy. Męski feromon, darcin , nazwany na cześć pana Darcy w książce Jane Austen „Duma i uprzedzenie”, należy do rodziny białek zwanych głównymi białkami moczu. Zaproponowano również pochodne steroidów – siarczanowane steroidy i ostatnio steroidy kwasu karboksylowego, obie u kobiet – oraz kwasy żółciowe w kale obu płci. Zespół Touhary zaproponował również inny peptyd z rodziny ESP, ESP22, jako feromony u młodych samców. Postępy w technikach chromatograficznych do oczyszczania takich peptydów, a także w metodach identyfikacji receptorów przyczyniły się do ostatnich postępów, ale naukowcy twierdzą, że ledwo dotarli do końca w zrozumieniu tego typu chemo-węchowej komunikacji, nawet u myszy laboratoryjnych.

Pomimo wyzwań, jakie przyniesie ta praca, Wyatt i Preti twierdzą, że nadszedł czas, aby wrócić do ludzi. Po dziesięcioleciach zmarnowanych na cząsteczki takie jak androstadienon i estratetraenol, naukowcy powinni podjąć wspólne wysiłki w celu przeanalizowania ludzkich wydzielin, aby ostatecznie rozstrzygnąć kwestię, czy zawierają one feromony, twierdzą Wyatt i Preti. Niektóre badania dostarczyły wskazówek, że istnieje komunikacja feromonowa. Preti i jego koledzy wykazali na przykład, że wyciągi z potu z pach mężczyzn stymulowały u kobiet przypływ hormonu luteinizującego, cząsteczki wywołującej owulację – badanie pt. „Wyciągi z męskiej pachowej pachy zawierają feromony, które wpływają na pulsacyjne wydzielanie hormonu luteinizującego i nastrój u kobiet biorców” (ang. Male Axillary Extracts Contain Pheromones that Affect Pulsatile Secretion of Luteinizing Hormone and Mood in Women Recipients) opublikowane w Biology of Reproduction, w 2003 roku. A izraelscy naukowcy poinformowali, że wąchanie łez kobiet zmniejsza zarówno poziom testosteronu, jak i uczucie pobudzenia u mężczyzn – badanie pt. „Ludzkie łzy zawierają chemiczny sygnał” (ang. Human Tears Contain a Chemosignal) opublikowane w Science, w 2011 roku. Ale nigdy nie przeprowadzono poważnych poszukiwań konkretnych chemikaliów modulujących te i inne efekty. Preti i jego wieloletni współpracownik Charles Wysocki, również w Monell, przewidują szeroko zakrojone badanie, w którym związki po wyizolowaniu zostaną przetestowane w testach biologicznych, które miały na celu wykrycie zmian nastroju lub zmian w hormonie luteinizującym. Preti mówi, że miejscem, w którym należy zacząć szukać, jest pacha: „Mechanizm wytwarzania zapachu jest tam podobny do innych systemów komunikacyjnych u ssaków, w których lotne małe cząsteczki są przenoszone na powierzchnię przez białko” – mówi. Jak dotąd duetowi nie udało się sfinansować takiego badania, ale Preti jest przekonany, że chemia analityczna jest wystarczająco zaawansowana, aby przynieść cenne wyniki. Wyatt proponuje jednak inny punkt wyjścia. Gdyby istniały ludzkie feromony, interakcja między matką a dzieckiem byłaby najlepszym miejscem do ich poszukiwania, mówi: „Wywołane zachowanie byłoby stosunkowo łatwe do zaobserwowania, a ponieważ badane są niemowlęta, z pewnością byłoby one wrodzone”. Rzeczywiście, francuski zespół, który zidentyfikował feromon króliczego gruczołu mlekowego, 2-metylo-2-butenal, ostatnio zaobserwował, że noworodki ludzkie częściej wdychają i poruszają ustami w poszukiwaniu pokarmu w odpowiedzi na wydzieliny z piersi kobiet karmiących – badanie pt. „Wydzielanie gruczołów otoczkowych (Montgomery’ego) u kobiet karmiących wywołuje u noworodków selektywne, bezwarunkowe reakcje” (ang. The Secretion of Areolar (Montgomery’s) Glands from Lactating Women Elicits Selective, Unconditional Responses in Neonates) opublikowane w PLOS One, w 2009 roku.