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吃餃子就是得蘸醋!這件事在幾億年前就決定了

2023-01-26 來(lái)源:科普中國(guó)

當(dāng)我們盡情品嘗現(xiàn)代食物的美妙滋味時(shí),可能不會(huì)想到,對(duì)人類祖先來(lái)說(shuō),味覺(jué)是一項(xiàng)攸關(guān)生死的重要體驗(yàn)。

動(dòng)物擁有五種主要的味覺(jué):酸甜苦咸鮮。在人類還不會(huì)往食物包裝上印刷配料表的時(shí)候,味覺(jué)就擔(dān)任了分析食物成分的任務(wù):甜代表糖分和高熱量,咸代表人體必要的無(wú)機(jī)鹽,鮮對(duì)應(yīng)著與蛋白質(zhì)有關(guān)的營(yíng)養(yǎng)成分,苦則是對(duì)潛在毒性的警告。

唯獨(dú)酸味的作用,在科學(xué)家眼中成了謎。我們既不知道它是如何演化而來(lái),也不能確定它為什么在人體內(nèi)保存了下來(lái)——總不能是為了吃餃子蘸醋吧。

01

酸味的特殊之處

酸味的特殊,從感知過(guò)程就和其他味道不一樣。

我們的舌頭上分布著許多味蕾(taste bud),每個(gè)味蕾中分布著百余個(gè)味覺(jué)細(xì)胞。這些細(xì)胞感知食物中的各種味道,把這些信號(hào)傳送到大腦的味覺(jué)皮層,這樣我們就嘗到了味道。

味覺(jué)細(xì)胞之所以能感受到味覺(jué)物質(zhì),還要?dú)w功于細(xì)胞膜上存在的味覺(jué)受體。當(dāng)我們品嘗食物時(shí),實(shí)際上是在感受食物中的化學(xué)物質(zhì)。當(dāng)特定的化學(xué)物質(zhì)與特定的味覺(jué)受體結(jié)合,就會(huì)啟動(dòng)味覺(jué)信號(hào),告訴大腦這是什么味道。

不過(guò),不同的味道產(chǎn)生味覺(jué)信號(hào)的機(jī)制并不相同,甜、苦和鮮是由味覺(jué)受體蛋白被激活后,進(jìn)行信號(hào)傳導(dǎo),觸發(fā)下游的級(jí)聯(lián)信號(hào)通路產(chǎn)生的。然而咸和酸卻不一樣,它們是直接由離子通道介導(dǎo)的(離子在細(xì)胞膜內(nèi)外的流動(dòng))。

研究者曾陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了甜味、苦味、鮮味和咸味的味覺(jué)受體,卻遲遲找不到酸味的感知機(jī)制。

直到2019年,《細(xì)胞》(Cell)和《當(dāng)代生物學(xué)》(Current Biology)發(fā)表的兩篇論文才終于在小鼠體內(nèi)鎖定了舌頭酸味受體中的一個(gè)離子通道——otopetrin-1(OTOP1)。

當(dāng)我們吃到某種呈酸性的物質(zhì),OTOP1受體會(huì)允許氫離子跨膜進(jìn)入味覺(jué)受體細(xì)胞,從而檢測(cè)出食物的酸味。

然而即使在了解到一部分酸味的感知機(jī)制后,我們依然難以復(fù)原酸味味覺(jué)的演化歷程。對(duì)于其他的味覺(jué)系統(tǒng),通過(guò)分析味覺(jué)受體蛋白對(duì)應(yīng)的遺傳基因信息,就可以根據(jù)基因突變來(lái)了解對(duì)應(yīng)味覺(jué)的演化。

然而這個(gè)方法對(duì)酸味味覺(jué)卻不適用,這是因?yàn)榫幋aOTOP1的基因表達(dá)非常廣泛,除了感知酸味,OTOP1對(duì)于內(nèi)耳也具有至關(guān)重要的作用,它會(huì)影響耳石的形成過(guò)程。OTOP1上的一些突變可能并不會(huì)改變酸味味覺(jué),卻會(huì)導(dǎo)致某些前庭疾病。

這樣一來(lái),即使在物種或種群之間發(fā)現(xiàn)了OTOP1的差異,也很難確定這種差異是不是來(lái)自與酸味相關(guān)的自然選擇。

02

酸味的起源

不過(guò),這并不意味著酸味味覺(jué)演化的線索就此斷掉了。

2022年2月,美國(guó)北卡羅來(lái)納州立大學(xué)的生態(tài)學(xué)家和和作者一起,廣泛調(diào)查了不同物種對(duì)酸味的感知能力,試圖重建酸味味覺(jué)的演化歷程。相關(guān)研究發(fā)表于《英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)刊B》(Proceedings of the Royal Society B)。

經(jīng)歷了漫長(zhǎng)演化,今天大部分動(dòng)物都丟失了(或丟失過(guò))某種味覺(jué)。海豚似乎只能嘗到咸味,而貓嘗不出甜味。因此,研究者起初自然地認(rèn)為,酸味味覺(jué)應(yīng)該也一樣,在演化的長(zhǎng)河中被丟失了許多次。

然而,研究者測(cè)試了大約60個(gè)物種,從魚(yú)類、兩棲類到鳥(niǎo)類、哺乳類,所有被測(cè)試的物種都呈現(xiàn)出了感知酸味的能力。在這些動(dòng)物中,豬和靈長(zhǎng)類動(dòng)物似乎還會(huì)格外偏好酸味食物,例如野豬會(huì)格外喜歡發(fā)酵的玉米,而大猩猩則對(duì)某些姜科的酸味果實(shí)情有獨(dú)鐘。

研究者只能通過(guò)推測(cè),來(lái)猜想那些最早的脊椎動(dòng)物是如何演化出酸味味覺(jué)的。好在,現(xiàn)生魚(yú)類為此提供了線索。

魚(yú)類的大部分味蕾,都不在嘴里,而是分布在臉上、身上、胡須上。對(duì)于水生生物來(lái)說(shuō),水體中溶解的二氧化碳會(huì)影響水體的酸堿度,這些變化對(duì)魚(yú)類來(lái)說(shuō)非常危險(xiǎn)。因此,如果能用身體表面“品嘗”水體的酸度,對(duì)生存非常重要。

事實(shí)上,研究者已經(jīng)發(fā)現(xiàn),與酸味受體OTOP1相關(guān)的基因廣泛存在于脊椎動(dòng)物和無(wú)脊椎動(dòng)物中,因此“幾乎可以肯定存在于第一個(gè)具有味蕾的脊椎動(dòng)物中”。

這說(shuō)明,最早的脊椎動(dòng)物可能已經(jīng)具備檢測(cè)酸性物質(zhì)的能力。換句話說(shuō),感知酸味的能力,至少與脊椎動(dòng)物一樣古老了。

03

偏愛(ài)酸味

人類和其他物種對(duì)于酸味的偏愛(ài),或許也是一種生存策略。

人類和許多猿類已經(jīng)失去了在體內(nèi)合成維生素C的能力,而酸味或許也像其他味覺(jué)一樣,發(fā)揮了提醒食物成分的作用——這里可能有很多維生素C。

另一種可能的猜測(cè)是,對(duì)于許多靈長(zhǎng)類動(dòng)物來(lái)說(shuō),腐爛的動(dòng)物或植物是他們食物中重要的組成部分。而判斷這些腐爛食物是否安全的方法之一,或許就是看它們是否呈酸性——酸性代表食物中富含乳酸菌或醋酸菌,它們分泌的酸會(huì)殺死有害細(xì)菌。

無(wú)論出于怎樣的原因,一旦出現(xiàn)了對(duì)酸性食物的喜愛(ài),尤其是結(jié)合了對(duì)鮮味的偏好時(shí),我們的祖先就可能開(kāi)始嘗試控制腐爛,來(lái)產(chǎn)生更美味的結(jié)果——如今,我們稱之為“發(fā)酵”。

或許下次吃餃子的時(shí)候,你可以更用心地體會(huì)一下,脊椎動(dòng)物數(shù)億年間的演化賦予人類的成果——酸味味覺(jué)。

“你好,我今天倒了點(diǎn)醋,想和你借點(diǎn)餃子”

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責(zé)任編輯:栗子