一种新的味觉细胞的发现

一种新的味觉细胞的发现加深了我们对这一复杂的适应性感觉系统的理解。

几年前，我父亲狼吞虎咽地咬了一大口他认为是肥大的脐橙，立刻就吐了出来。他后来回忆说，把它吐了出来，这是他吃过的最毒的一块水果-至少他是这么认为的。这个橙子怎么了？他问他的同伴。这实际上是一个葡萄柚，她说。说完，腐烂水果的可怕味道在他嘴里变得美味起来，几乎就像轻按开关一样。

在听到这个故事后的一段时间里，我想知道是否有可能故意做同样的事情。如果大脑可以被愚弄，意外地塑造我们的味觉体验，你是否也会故意欺骗它-在饭前吃一颗药丸或在舌头上涂几滴溶液？科学能把吃了最糟糕的Soylent Green的经历变成有史以来最好吃的crème brúlés之一吗？

这则轶事与纽约州北部布法罗大学的一组研究人员密切相关。他们最近发现了一种新的味觉细胞--这一发现在某种程度上颠覆了我们自以为了解的人类味觉系统。

味觉系统有助于实现生命中最古老的需求之一：分析舌头上的化学物质，并检测表明某物是食物还是恶臭的味道。即使是最古老的原核生物也是从纠结的河岸上涌现出来的，那里需要寻找食物，今天生物学上的主流观点是，现代哺乳动物的味觉系统是为了满足这一最基本的需求而进化出来的。

我们擅长检测环境中含有我们所需营养的某些味道的东西，也善于检测会让我们生病的更令人厌恶的味道。我们能很好地察觉甜食，因为糖是碳水化合物的关键化学副产品，而碳水化合物通常是我们饮食中的基本食物。我们需要钠和氯化物来维持心血管动态平衡，所以我们能很好地检测到盐。

在对我们被遗忘、觅食的过去的基因组致敬中，人类能够精准地品尝苦味。人类基因组有不少于25种不同的Tas2r基因亚型来检测苦味-比青蛙(有50个这样的基因)或老鼠(有35个)要少，但比鸡(只有3个苦味感受器)要多得多。

纽约布法罗大学(University Of Buffalo)生物学家凯瑟琳·梅德勒(Kathryn Medler)领导着发现新味觉细胞的团队，她说：“味觉系统是所有有机体都绝对需要的，才能消耗它们所需的营养，避免那些会让它们生病的东西。”

作为今天生存的基本工具，品味对现代人来说似乎几乎没有必要-至少在任何一个地方，人们可以驱车经过1000家餐厅，来到一家24小时营业的杂货店，那里有各种各样的食物可供选择。我们不是在如此丰富的情况下进化的，而是在一个狂野的、危险的、波动的世界里进化的，这个世界充满了频繁的饥荒和可能有毒的奇怪的、痛苦的东西。

因此，罗格斯大学的营养学家、费城莫内尔化学感官中心的研究员保罗·布雷斯林说，“我们是一台食品化学分析机器。”

想想那只猫吧。猫是肉食动物，它们在饮食中不需要碳水化合物或甜食，也许除了偶尔吃点非动物的甜食。这不仅仅是偏好的问题--这是进化的问题。事实上，猫甚至没有糖受体基因。

迈阿密大学生物学家史蒂夫·罗珀(Steve Roper)是该领域的另一位专家，他在几年前发表了一篇关于味蕾知识现状的综述，他说：“他们甚至都不品尝它--他们对甜味是味觉盲的。”罗珀补充说，如果一只猫舔了一些甜的东西，那是因为它们检测到的是食物中的脂肪，而不是糖。

猫确实有一种高度发达的味觉-在日语中被称为umami(美味的味道)-这是有意义的，因为它们一直在消耗蛋白质。用猫舌吃肉会是什么感觉？科学不可能肯定，但可以想象，对于一个专门用来品尝美味肉类的感官系统来说，它一定是美味的。

另一方面，你永远不会想要用牛的舌头吃沙拉，因为牛整天吃草-如果它们真的能像我们这样品尝的话，它们永远不会做到这一点。与人类不同，牛有几十个苦味感受器，对苦味食物高度不敏感。他们仍然检测到它，但显然不是很好。

德国弗莱辛莱布尼茨系统生物学研究所的生物学家Maik Behrens说：“在某些方面，味觉系统就像是[我们的]环境的一面镜子。”他研究了多种动物的味觉系统，几年前发表了一篇论文，探索了鸡和青蛙品尝苦味的能力。

随着时间的推移，动物界中的许多生物都达到了在饮食中或多或少只吃一种东西的地步。众所周知，考拉主要吃桉树，熊猫主要吃竹子，海狮是真正的捕食者。根据专家的说法，你在许多这样的动物身上都看到了同样的趋势：它们的味觉系统得到了改进，以适应它们的利基环境。

贝伦斯说，“这就是为什么我们尝起来比宽吻海豚更苦的原因，”宽吻海豚实际上根本没有味觉感受器。“显然，它们只是简单地把鱼吞下去，而不是品尝太多。”

如果你想吃寿司，不要用海豚的舌头来品尝。

如果一只动物的味觉是由它们生活的环境中吃什么来决定的，那么它们是如何找到食物的，这才是最重要的。动物觅食的次数越多，就越需要更多的受体来检测潜在危险的苦味。

“如果你不知道你要吃什么，”布雷斯林说，“你必须参与这个评估过程。”

美食家经常吹捧有学问的品味，一种通过体验获得精致的感觉。但从根本上说，我们的口味偏好从一开始就是硬编码的。有证据表明，胎儿在宫内品尝食物，新生儿会对放在嘴里的甜味和酸味嗤之以鼻。

“我们喜欢糖的原因和黑猩猩一样--其他类人猿也是如此，”布雷斯林说。“就像大猩猩、黑猩猩、矮黑猩猩和猩猩一样，它们基本上都是吃水果的，我们天生就是吃糖的。”

记者联系到梅德勒就新型味觉细胞的发现发表评论，他解释了它的表现如何与我们预期的味觉细胞的表现不同。

几十年前，人们认为只有一种味觉细胞对所有口味都有反应。但多年来，随着我们发现不同的味觉细胞，这个概念慢慢得到了提炼。科学家们随后将味觉细胞分类为不同的类型，但感觉上仍然是单个细胞可以检测到单一的味道。

来自迈阿密大学的生物学家罗珀说：“这就是多年来的情况。”

但梅德勒和她的同事们最近发现的是这些细胞的一个子集，它们实际上对五种基本口味中的四种都有广泛的反应，而且似乎对这些味道的感知也同样重要。

“这是一项非常优雅的研究，”莫内尔化学感官中心的生物学家朱莉·门内拉(Julie Mennella)说，她也研究味觉，但没有参与梅德勒的研究。这项研究包括表征孤立的一批广泛接受的味觉细胞的电信号，以及广泛的行为实验，在这些实验中，将老鼠放在特殊的笼子里，用不同瓶子的溶液训练小鼠寻找提供它们喜欢的味道的特定瓶子。梅德勒的团队表明，当老鼠失去广泛反应的味觉细胞时，这些动物基本上表现得就像它们不能尝到苦、甜和鲜味一样。

并不是每个人都同意目前将口味分成五种关键口味的说法，一些科学家提出可能存在额外的口味，其中一些潜在的新口味已经被识别出来。

普渡大学营养学家理查德·马特斯(Richard Mattes)说：“还有相当多的候选者。”他创造了“油味”(油腻口味)一词来描述其中一种被提议的新感官口味。钙、二氧化碳、淀粉和短链碳水化合物也都被作为可能的新口味提出了不同的建议。“但它们绝不会被科学界广泛接受，”马特斯说。

马特斯说，脂肪作为一种味道的证据是压倒性的。在人类味觉细胞上至少发现了一种受体，称为CD36，可以检测到脂肪。还有一种机制让它将信号传递给大脑，而这些信号似乎是专门针对脂肪进行调整的。还有一些感官实验，人们可以灵敏地感觉到舌头上的脂肪。

“它不仅仅是酸的、咸的、苦的或鲜味的--在合适的检测条件下，人们可以说，‘哦，不！这和其他任何一个都不一样，“马特斯说。“在我看来，这是一个相当有力的理由。”

进化论的论点是，人类有能力检测到一种特定类型的脂肪，称为游离脂肪酸，这种脂肪存在于腐烂的食物中。食品业几十年来就意识到了这一点，并不遗余力地消除食品中的游离脂肪酸。例如，橄榄油被冷压的原因是为了减少依赖于温度的氧化，这会产生这些游离脂肪酸，并污染橄榄油的味道。

上一次在清单上添加新口味是在20年前，当时在发现鲜味受体后添加了鲜味-但那是在日本化学家池田菊美于1909年首次提出鲜味近一个世纪之后。梅德勒和她的同事们对新型味觉细胞的发现没有池田的发现那么深刻，但专家们表示，这并不全是关于新口味的。鉴定这些新细胞是我们努力理解人类味觉基本特征的重要一步，因为它揭示了新的细节，比如味觉细胞如何相互沟通-最终我们的味觉是如何工作的。

“希望这项研究能帮助我们更好地理解味觉信号是如何传回大脑的，”梅德勒说。

归根结底，在人类生理学中，它似乎总是会回到大脑，味觉当然也是如此。大脑对我们如何看待食物产生了巨大的影响，因为它将味觉暗示与我们其他感官的信号结合在一起，并将它们与记忆和其他东西结合在一起。

正因为如此，你对味觉能做的很多把戏都更多地取决于味觉信号是如何处理的，而不是味觉本身。如果你捂住鼻子，闭上眼睛，吃一颗软糖，你将无法分辨它是草莓、柠檬还是葡萄，因为你没有正确的嗅觉输入。颜色虽然与味道没有任何关系，但却是味觉的强大驱动力。当人们品尝被染成红色但没有改变的白葡萄酒时，他们会用更有力的形容词来描述它的味道，就好像它是红色的一样。

我父亲吃柚子/橙子的经历是另一个例子，也是新信息带来口味突然变化的一个戏剧性的例子。

但品味并不是你头脑中的全部。它的身体适应性也很强。唾液中的蛋白质被认为会随着老鼠的饮食发生变化，当老鼠被喂食苦味食物时，它们的唾液会上调开始与苦味化合物相互作用的蛋白质，阻止它们与苦味感受器相互作用。在人们身上也可以看到同样的情况。给人们喝杏仁奶，随着时间的推移，会改变他们的唾液特征，他们会变得更加渴望杏仁奶。

其他东西也会在身体上影响味觉。带状疱疹会影响连接味觉细胞和大脑的味觉神经，导致人们完全失去味觉。新冠肺炎的一个常见副作用是失去嗅觉和味觉，哈佛大学的一个研究小组今年夏天早些时候表明，这可能是由于冠状病毒基因干扰了人类嗅黏膜。

衰老会导致味觉丧失，因为随着人们年龄的增长，他们的细胞代谢过程可能会受损。其结果可能是深远的。许多经历味觉细胞退化的老年人都会食欲不振。

“老年人营养不良是个大问题，”梅德勒说。“当品味系统失灵时，确实会影响我们的消费。”

头部损伤和放射治疗也会干扰味觉系统，改变食物的味道-就像耳朵手术和拔牙一样。味道的丧失或扭曲经常被认为是化疗和其他药物的不想要的副作用，这既会影响生活质量，也会影响治疗结果。

Mennella说：“不服药的首要原因是因为这种药的味道。”

因此，最终的百万美元问题是：如果人类的味觉可以通过感染或伤害而突然改变-或者随着时间的推移被杏仁奶之类的东西调节-它也可以被黑客攻击吗？

这样的黑客攻击有很多潜在的健康应用：恢复暂时性的味觉丧失，配制口服药物，使它们的味道不那么糟糕，改变食物的化学成分，使其更可口，在不影响味道的情况下降低盐含量，以及用较低的糖和卡路里来使食物变甜。然后是纯粹的烹饪问题，改变口味以达到艺术或享乐的效果。我们能不能想办法通过切开舌头或食物来调节口味，增强就餐体验？一位厨师能修补所有新的选择，以取悦感官并指导用餐体验吗？

“梅德勒博士的工作并没有直接导致‘啊哈！’就在那个时候，“罗珀说。这项工作意义重大，它为我们提供了更多信息，他说，但要理解品味系统，我们还有很长的路要走。当被问及是否有可能以这种方式故意、实际地改变食物的味道时，专家们似乎对此是否会很快发生表示怀疑。

“在前往火星的途中，人们会不会先舔一管牙膏，然后再吃一块Soylent，然后会说，‘哦，这里脊太好吃了？’”布雷斯林问道。“这将是一件非常非常困难的事情。”

罗珀以同样异想天开的方式呼应了这一观点，他将我们对品味系统的理解比作只能听到音乐作品中的几个音符的能力-只有在我们听到完整的和弦之后，我们才能判断它是贝多芬还是斯特拉文斯基，他说。