吃貨生物學(xué) | 吃對(duì)了東西，腸子會(huì)高興
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導(dǎo)語(yǔ)：有句廣告語(yǔ)說(shuō)，好吃你就多吃點(diǎn)。浙江大學(xué)生命科學(xué)研究院的博士生楊哲在果蠅世界觀察到了這一現(xiàn)象，他順藤摸瓜，在果蠅體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一束感受鮮味的神經(jīng)，從腸道直通大腦。原來(lái)，果蠅也能?chē)L鮮，并且它的“味蕾”在腸子里。論文發(fā)表兩周以后，美國(guó)加州大學(xué)河濱分校的Anupama Aahanukar 教授在Cell Research雜志以Highlight的形式評(píng)述了這項(xiàng)研究，她說(shuō)，這一發(fā)現(xiàn)非常有趣，將引發(fā)人們思考關(guān)于味覺(jué)的一系列問(wèn)題，并進(jìn)一步加深人類(lèi)對(duì)于味覺(jué)的理解。我們一起來(lái)看看這項(xiàng)關(guān)于鮮味的研究與隔空對(duì)話(huà)。 撰文 | 周煒 ● ● ● 果蠅如何嘗鮮 鮮，是人類(lèi)繼先甜、咸、酸、苦之后發(fā)現(xiàn)的第5種味覺(jué)。味覺(jué)能夠幫助我們找到對(duì)的食物。味蕾一旦發(fā)現(xiàn)食物中有氨基酸，便會(huì)向你報(bào)告：“鮮”！味精的主要成分谷氨酸就是一種氨基酸。而香菇的鮮來(lái)自于核苷酸GMP。絕大多數(shù)哺乳動(dòng)物都有嘗鮮的本領(lǐng)，但對(duì)于昆蟲(chóng)的味覺(jué)機(jī)制，人類(lèi)還知之甚少。 果蠅能感知鮮味嗎？浙大生研院的王立銘課題組就是從這個(gè)好奇開(kāi)始研究的。他們制作了不同成分的食物來(lái)喂食果蠅?！霸趯?shí)驗(yàn)中，果蠅可以選擇吃或者不吃?！辈┦亢簏S銳發(fā)現(xiàn)，對(duì)于含有氨基酸的食物，果蠅食欲明顯提升，比其他食物多吃50%甚至一倍。 "果蠅體內(nèi)或許確實(shí)存在一套鮮味感受機(jī)制?！蓖趿懻f(shuō)，課題組通過(guò)遺傳學(xué)篩選，在果蠅大腦中解析出6個(gè)DH44神經(jīng)元，正是它們執(zhí)行著感知鮮味的功能。王立銘說(shuō)，“這6個(gè)神經(jīng)元非常特別，它們的軸突一直延伸到了果蠅的腸子里，而并不在嘴巴或者其他地方。這讓我們非常驚訝?！?/p> “Gut feeling（直覺(jué)）的字面意思，不就是‘腸子的感覺(jué)’的嗎？”一位朋友聽(tīng)說(shuō)了這一發(fā)現(xiàn)后說(shuō)，“看來(lái)果蠅確實(shí)是靠‘gut feeling’感知鮮味的。” 果蠅的大腦中一共有10萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元，這6個(gè)DH44神經(jīng)元集中分布果蠅在大腦的中軸線(xiàn)上。課題組通過(guò)鈣成像技術(shù)，觀察到了它們的工作狀態(tài)：當(dāng)果蠅取食含有氨基酸的食物時(shí)，這6個(gè)神經(jīng)元就興奮起來(lái)，而吃別的東西時(shí)，6個(gè)神經(jīng)元?jiǎng)t表現(xiàn)平靜。 大熊貓不識(shí)“肉”味 科學(xué)家為什么要關(guān)心果蠅的味覺(jué)，原因之一是：味覺(jué)是我們理解大腦的一把鑰匙。杜克大學(xué)-新加坡國(guó)立大學(xué)醫(yī)學(xué)院腦科學(xué)家謝伯讓寫(xiě)過(guò)一本《大腦簡(jiǎn)史》，他在書(shū)中說(shuō)，大自然的生物在覓食、逃命、繁衍的過(guò)程中，味覺(jué)是化學(xué)偵測(cè)能力的重要方面。 比如，北美水牛魚(yú)的味覺(jué)感受器在上顎，它能幫助水牛魚(yú)在渾濁的河底覓食；鯰魚(yú)滿(mǎn)臉都是味蕾，這樣能更靈敏地接觸水中和化學(xué)物質(zhì)。王立銘說(shuō)，不同動(dòng)物味覺(jué)的機(jī)制演化，可以讓我們看到進(jìn)化的痕跡。例如，熊貓沒(méi)有鮮味感受器，可能與長(zhǎng)期吃“素”互為因果；海水魚(yú)對(duì)于咸味不敏感，是他們生活的海水中鈉離子充足，這種尋找鈉離子的本領(lǐng)就漸漸遲鈍了；貓對(duì)甜食不敏感，也是因?yàn)樗鼈兊氖澄锢锬芴峁┏渥愕奶妓衔?，不需要吃糖就能滿(mǎn)足。 果蠅的“味蕾”在大腸，則提示著更有趣的機(jī)理。 “口腹之欲”提示著什么？ 課題組發(fā)現(xiàn)，當(dāng)果蠅的腸子“嘗”到鮮味，它不但向大腦報(bào)告，同時(shí)也更賣(mài)力地干活。當(dāng)DH44神經(jīng)元活躍時(shí)，果蠅的“腸動(dòng)力”也提升了?！澳c道蠕動(dòng)得更快，這樣會(huì)讓果蠅吃得更多?！边@便是果蠅腦-腸一體的聯(lián)動(dòng)機(jī)制。“之前也有研究發(fā)現(xiàn)，DH44神經(jīng)肽能促進(jìn)腸道的蠕動(dòng)?！?/p> 這讓課題組不禁猜測(cè)，人類(lèi)的味覺(jué)受體是否也可能分布在別處，不局限在舌頭呢？這個(gè)猜測(cè)，似乎可以幫助人們理解為什么零度可樂(lè)不減肥的現(xiàn)象。零度可樂(lè)的甜味來(lái)自于不含熱量的甜味劑，起初人們希望，“零度可樂(lè)”喝起來(lái)甜但不“長(zhǎng)肉”。但事實(shí)卻并非如此，喝了“零度可樂(lè)”的人，反而吃得更多了。“一個(gè)可能的解釋是，腸子里可能也有感知甜味的受體，當(dāng)腸子品嘗到甜味，它的消化更加活躍，主人食欲大增，反而吃得更多，吸收得更多，減肥的事業(yè)就泡湯了?！蓖趿懻f(shuō)。 加州大學(xué)河濱分校的Anupama Aahanukar也是一位用果蠅研究味覺(jué)機(jī)制的科學(xué)家。她讀到王立銘的文章,在撰寫(xiě)Highlight文章時(shí)表達(dá)了“腦洞大開(kāi)”感受，在文章的結(jié)尾，她提出了一連串值得生物學(xué)家進(jìn)一步探究的問(wèn)題，比如，這DH44神經(jīng)元還能感受其他營(yíng)養(yǎng)成分嗎？這個(gè)腦-腸回路和其他的味覺(jué)通道如何協(xié)作呢？她評(píng)論道，果蠅腦-腸神經(jīng)回路的發(fā)現(xiàn)，將成為解答這些問(wèn)題的起點(diǎn)。 參考文獻(xiàn) https://www.nature.com/articles/s41422-018-0084-9 https://www.nature.com/articles/s41422-018-0101-z
