吃饺⼦就得蘸醋!这在⼏亿年前就决定了

作者: 中科院物理所

来源: 环球科学

发布日期: 2023-01-29 11:02:36

本文探讨了酸味味觉的演化历程及其在不同物种中的感知能力,揭示了酸味在动物生存中的重要性及其可能的起源。

当我们尽情品尝现代⻝物的美妙滋味时,可能不会想到,对⼈类祖先来说,味觉是⼀项攸关⽣死的重要体验。动物拥有五种主要的味觉:酸甜苦咸鲜。在⼈类还不会往⻝物包装上印刷配料表的时候,味觉就担任了分析⻝物成分的任务:甜代表糖分和⾼热量,咸代表⼈体必要的⽆机盐,鲜对应着与蛋⽩质有关的营养成分,苦则是对潜在毒性的警告。唯独酸味的作⽤,在科学家眼中成了谜。

我们既不知道它是如何演化⽽来,也不能确定它为什么在⼈体内保存了下来。酸味的特殊之处在于,它的感知过程和其他味道不⼀样。我们的⾆头上分布着许多味蕾,每个味蕾中分布着百余个味觉细胞。这些细胞感知⻝物中的各种味道,把这些信号传送到⼤脑的味觉⽪层,这样我们就尝到了味道。味觉细胞之所以能感受到味觉物质,还要归功于细胞膜上存在的味觉受体。当我们品尝⻝物时,实际上是在感受⻝物中的化学物质。

当特定的化学物质与特定的味觉受体结合,就会启动味觉信号,告诉⼤脑这是什么味道。不过,不同的味道产⽣味觉信号的机制并不相同,甜、苦和鲜是由味觉受体蛋⽩被激活后,进⾏信号传导,触发下游的级联信号通路产⽣的。然⽽咸和酸却不⼀样,它们是直接由离⼦通道介导的。研究者曾陆续发现了甜味、苦味、鲜味和咸味的味觉受体,却迟迟找不到酸味的感知机制。

直到2019年,《细胞》和《当代⽣物学》发表的两篇论⽂才终于在⼩⿏体内锁定了⾆头酸味受体中的⼀个离⼦通道——otopetrin-1。即使在了解到⼀部分酸味的感知机制后,我们依然难以复原酸味味觉的演化历程。对于其他的味觉系统,通过分析味觉受体蛋⽩对应的遗传基因信息,就可以根据基因突变来了解对应味觉的演化。

然⽽这个⽅法对酸味味觉却不适⽤,这是因为编码OTOP1的基因表达⾮常⼴泛,除了感知酸味,OTOP1对于内⽿也具有⾄关重要的作⽤,它会影响⽿⽯的形成过程。这样⼀来,即使在物种或种群之间发现了OTOP1的差异,也很难确定这种差异是不是来⾃与酸味相关的⾃然选择。不过,这并不意味着酸味味觉演化的线索就此断掉了。

2022年2⽉,美国北卡罗来纳州⽴⼤学的⽣态学家和和作者⼀起,⼴泛调查了不同物种对酸味的感知能⼒,试图重建酸味味觉的演化历程。相关研究发表于《英国皇家学会会刊B》。研究者测试了⼤约60个物种,从⻥类、两栖类到⻦类、哺乳类,所有被测试的物种都呈现出了感知酸味的能⼒。在这些动物中,猪和灵⻓类动物似乎还会格外偏好酸味⻝物。研究者只能通过推测,来猜想那些最早的脊椎动物是如何演化出酸味味觉的。

好在,现⽣⻥类为此提供了线索。⻥类的⼤部分味蕾,都不在嘴⾥,⽽是分布在脸上、身上、胡须上。对于⽔⽣⽣物来说,⽔体中溶解的⼆氧化碳会影响⽔体的酸碱度,这些变化对⻥类来说⾮常危险。因此,如果能⽤身体表⾯“品尝”⽔体的酸度,对⽣存⾮常重要。事实上,研究者已经发现,与酸味受体OTOP1相关的基因⼴泛存在于脊椎动物和⽆脊椎动物中,因此“⼏乎可以肯定存在于第⼀个具有味蕾的脊椎动物中”。

这说明,最早的脊椎动物可能已经具备检测酸性物质的能⼒。换句话说,感知酸味的能⼒,⾄少与脊椎动物⼀样古⽼了。⼈类和其他物种对于酸味的偏爱,或许也是⼀种⽣存策略。⼈类和许多猿类已经失去了在体内合成维⽣素C的能⼒,⽽酸味或许也像其他味觉⼀样,发挥了提醒⻝物成分的作⽤——这⾥可能有很多维⽣素C。

⽆论出于怎样的原因,⼀旦出现了对酸性⻝物的喜爱,尤其是结合了对鲜味的偏好时,我们的祖先就可能开始尝试控制腐烂,来产⽣更美味的结果——如今,我们称之为“发酵”。或许下次吃饺⼦的时候,你可以更⽤⼼地体会⼀下,脊椎动物数亿年间的演化赋予⼈类的成果——酸味味觉。

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