相比之下,酸味和咸味物質更像是異類。之前的研究根據(jù)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?
在網(wǎng)絡上晃的時候,我被一項“撥亂反正”的研究深深吸引(也許該歸咎于當時肚子餓了),美國霍華德·休斯(Howard Hughes)醫(yī)學研究院的Charles Zuker領導的研究小組發(fā)現(xiàn)味蕾上存在專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雜志的封面,也許是因為編輯覺得這樣做比較誘人。
直觀點說,這個工作能幫助人們理解,醋為什么是酸的。
這個問題倒像是個腦筋急轉彎題,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后的反應(在不同版本的題目里兩大主角可從草食或肉食動物中分別選?。?/p>
解題者需要從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(jù)地完成這一類題。類似的,醋為什么是酸的這一宏大命題,從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酸味。
這回Nature刊登的研究可以說解決了前一部分問題。而且它的重要性在于顛覆了教科書上的傳統(tǒng)知識,因為此前的觀點普遍認為,與甜味、苦味和鮮味不同,酸味并不靠特異性的感受器來捕獲。
味覺體驗全靠味蕾。人的舌頭表面(甚至口腔內也有)分布著2000~3000個味蕾。人到老年會漸漸食不甘味,就是由于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,一旦遭遇味毛上專業(yè)的味覺感受器,就引起不同的味覺。食分五味,甜、咸、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并不一樣,截然兩大陣營。甜物質(糖)和苦物質(如生物堿)通常為大分子,應該有專門的味覺感受器與它們相匹配;而引起鮮味的谷氨酸分子,連在人體的其他地方都存在專門的感受器。因此,在這三類感受器蛋白被發(fā)現(xiàn)之前,教科書早就言之鑿鑿地判明了它們的存在。結果不出所料,最近7年間,Charles Zuker和他的同伴們相繼找到了這幾種蛋白質。
相比之下,酸味和咸味物質則像是異類。酸味來自于高濃度的氫離子,咸味出自游離在唾液中的鈉離子,兩種小離子是如何刺激味覺細胞呢?之前的研究者們根據(jù)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。他們怎么也沒法接受這樣的假設:小離子會和大分子一樣,配有量身打造的蛋白質感受器。
但是,Charles Zuker等覺得,這樣的模型太糟糕了,要知道,跟氫和鈉離子相關的各種離子通道實在太多,味覺信息會這么復雜嗎?有沒有可能存在專門感知酸味和咸味的感受器呢?科學不是喜歡簡潔嘛。他們決心嘗試尋找。
這樣的思路聽起來倒也合情合理,何況他們有先前研究的經驗和技術,那就不妨試試看。這些科學家從小鼠下手,用生物信息學和分子生物學手段,從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,只有這樣才能直接接受外界的信號分子。
于是,候選名單從最初的30000個蛋白質縮到了10000個。第二步,他們假設感受器應該只在很少種類的組織(如舌味覺細胞)中存在,這樣,名單縮減到了900個。然后他們研究已知的三種感受器的基因序列,接著就發(fā)現(xiàn)了第一個疑犯-PKD2L1。
為了驗證這個蛋白質的功能,研究小組弄出了一種基因改造過的小鼠,它體內能產生一種毒素,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,他們成功了??茖W家喂這些小鼠吃酸的食物,它們吃得喜滋滋的,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鍵感受器,如果沒有帶PKD2L1的細胞,小鼠就喪失了分辨酸味的能力。一旦弄清味覺感受的原理,將來有無可能人為增加某種新異的味覺呢?嘿,這可真令食客們期待。
很自然,Charles Zuker的下一步目標是尋找咸味的專門感受器,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,關于味覺的問題并非那么簡單。例如,苦味可以幫助我們檢測毒物,甜味則是糖分的標志,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。
醋為什么是酸的,這個問題剛剛開場。
文/姬十三
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