科學研究:醋為什麽是酸的?
作者:姬十三
發布時間:2021-04-28
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科學研究:醋為什麽是酸的?

相比之下,酸味和鹹味物質更像是異類。之前的研究根據在其他細胞上的經驗,判斷這些離子可能通過一些通道直接大搖大擺地進入細胞內(nei) ?

在網絡上晃的時候,我被一項“撥亂(luan) 反正”的研究深深吸引(也許該歸咎於(yu) 當時肚子餓了),美國霍華德·休斯(Howard Hughes)醫學研究院的Charles Zuker領導的研究小組發現味蕾上存在專(zhuan) 門感知酸味的蛋白質感受器(如果科學研究也頒古怪獎項,這大概算有助開胃)。這項工作上了2006年8月24日出刊的Nature雜誌的封麵,也許是因為(wei) 編輯覺得這樣做比較誘人。

醋為什麽是酸的?

直觀點說,這個(ge) 工作能幫助人們(men) 理解,醋為(wei) 什麽(me) 是酸的。

這個(ge) 問題倒像是個(ge) 腦筋急轉彎題,讓外行人茫然。我順便憶起某一年遇到的研究生神經生物學期終考試題:試分析兔子看到狼以後的反應(在不同版本的題目裏兩(liang) 大主角可從(cong) 草食或肉食動物中分別選取)。

解題者需要從(cong) 視覺信息的輸入起題,以大腦信息輸出指導肌肉運動收尾,輔之以激素分泌和調控,有理有據地完成這一類題。類似的,醋為(wei) 什麽(me) 是酸的這一宏大命題,從(cong) 生物學研究者的角度,就可以解析成:醋怎樣觸動舌頭上的味覺感受器,以及這些信息如何迂回曲折地被大腦感知為(wei) 酸味。

這回Nature刊登的研究可以說解決(jue) 了前一部分問題。而且它的重要性在於(yu) 顛覆了教科書(shu) 上的傳(chuan) 統星空体育官网入口网站,因為(wei) 此前的觀點普遍認為(wei) ,與(yu) 甜味、苦味和鮮味不同,酸味並不靠特異性的感受器來捕獲。

醋為什麽是酸的?

味覺體(ti) 驗全靠味蕾。人的舌頭表麵(甚至口腔內(nei) 也有)分布著2000~3000個(ge) 味蕾。人到老年會(hui) 漸漸食不甘味,就是由於(yu) 味蕾慢慢萎縮而減少。味蕾上伸出一些叫味毛的細小纖毛,探頭探腦,揣摩著入嘴的味覺刺激。溶解在唾液中的不同種類物質,一旦遭遇味毛上專(zhuan) 業(ye) 的味覺感受器,就引起不同的味覺。食分五味,甜、鹹、苦、酸和鮮,就是這樣來的。

但是,引起五種味道的物質在化學本質上並不一樣,截然兩(liang) 大陣營。甜物質(糖)和苦物質(如生物堿)通常為(wei) 大分子,應該有專(zhuan) 門的味覺感受器與(yu) 它們(men) 相匹配;而引起鮮味的穀氨酸分子,連在人體(ti) 的其他地方都存在專(zhuan) 門的感受器。因此,在這三類感受器蛋白被發現之前,教科書(shu) 早就言之鑿鑿地判明了它們(men) 的存在。結果不出所料,最近7年間,Charles Zuker和他的同伴們(men) 相繼找到了這幾種蛋白質。

相比之下,酸味和鹹味物質則像是異類。酸味來自於(yu) 高濃度的氫離子,鹹味出自遊離在唾液中的鈉離子,兩(liang) 種小離子是如何刺激味覺細胞呢?之前的研究者們(men) 根據在其他細胞上的經驗,判斷這些離子可能通過一些通道直接大搖大擺地進入細胞內(nei) 。他們(men) 怎麽(me) 也沒法接受這樣的假設:小離子會(hui) 和大分子一樣,配有量身打造的蛋白質感受器。

醋為什麽是酸的?

但是,Charles Zuker等覺得,這樣的模型太糟糕了,要知道,跟氫和鈉離子相關(guan) 的各種離子通道實在太多,味覺信息會(hui) 這麽(me) 複雜嗎?有沒有可能存在專(zhuan) 門感知酸味和鹹味的感受器呢?科學不是喜歡簡潔嘛。他們(men) 決(jue) 心嚐試尋找。

這樣的思路聽起來倒也合情合理,何況他們(men) 有先前研究的經驗和技術,那就不妨試試看。這些科學家從(cong) 小鼠下手,用生物信息學和分子生物學手段,從(cong) 蛋白質候選名單中篩選可能的目標。研究者設想,如果存在這種蛋白質,那它一定是在細胞膜上,隻有這樣才能直接接受外界的信號分子。

於(yu) 是,候選名單從(cong) 最初的30000個(ge) 蛋白質縮到了10000個(ge) 。第二步,他們(men) 假設感受器應該隻在很少種類的組織(如舌味覺細胞)中存在,這樣,名單縮減到了900個(ge) 。然後他們(men) 研究已知的三種感受器的基因序列,接著就發現了第一個(ge) 疑犯-PKD2L1。

醋為什麽是酸的?

為(wei) 了驗證這個(ge) 蛋白質的功能,研究小組弄出了一種基因改造過的小鼠,它體(ti) 內(nei) 能產(chan) 生一種毒素,殺死表達PKD2L1的細胞,就是說,這種小鼠不再有帶PKD2L1蛋白質的味覺細胞。很幸運,他們(men) 成功了。科學家喂這些小鼠吃酸的食物,它們(men) 吃得喜滋滋的,而正常小鼠是討厭吃酸的食物的。

這就證明了,這種蛋白質是接受酸味的關(guan) 鍵感受器,如果沒有帶PKD2L1的細胞,小鼠就喪(sang) 失了分辨酸味的能力。一旦弄清味覺感受的原理,將來有無可能人為(wei) 增加某種新異的味覺呢?嘿,這可真令食客們(men) 期待。

很自然,Charles Zuker的下一步目標是尋找鹹味的專(zhuan) 門感受器,假使成功的話,他就“五味俱全”了,同時,研究味覺感知的第一道工作也可以算收工了。但是,科學家也承認,關(guan) 於(yu) 味覺的問題並非那麽(me) 簡單。例如,苦味可以幫助我們(men) 檢測毒物,甜味則是糖分的標誌,是必需的能量來源,而在自然界中,酸味代表著未成熟果實,酸味感受器的進化動機似乎不夠強烈。

醋為(wei) 什麽(me) 是酸的,這個(ge) 問題剛剛開場。

文/姬十三


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