吃辣椒为啥感觉热？吃薄荷为啥觉得凉？2021年这项诺奖告诉你答案

出品：科普中国

制作：李雷

监制：中国科学院计算机网络信息中心

辣椒为啥让人感觉热？薄荷为啥让人觉得凉？

到底是科学还是个人的错觉呢？获得了2021年诺贝尔奖生理学或医学奖的两位科学家，戴维·朱利叶斯（David Julius）和阿代姆·帕塔博蒂安（Ardem Patapoutian），给了你答案：

你的感觉是没错的。

2021年诺贝尔生理学或医学奖得主：戴维·朱利叶斯（David Julius）和阿尔代姆·帕塔普蒂安（Ardem Patapoutian）（图片来源：诺奖官网）

辣椒和薄荷，对应着不同的“感受器”

辣椒让人发热，这是自从辣椒发现就众所周知的。可是辣椒为什么会让人发热呢？

早期科学家告诉你，这是因为，辣椒，并不是味觉，而是痛觉，这种痛觉会让人体发热。不过，人体到底是如何感受到辣椒这种痛觉呢？要知道，辣椒可不是像针刺那样明显会刺激到我们的神经。

于是加州大学旧金山分校的David Julius决定去探究一下辣椒到底是怎么让人感受到疼痛的。当然，他肯定不能用辣椒直接研究了，而是用辣椒里的关键成分：辣椒素进行研究。

不过，这个时候，一个问题出现了：

很多细胞是没有“痛觉”的，你必须选择能够感受“痛觉”的细胞，最终，他们找到了感觉神经元，这是一种专门用来感知的神经元。

接下来，就是研究到底辣椒素是如何让感觉神经元识别的。这就涉及到了基因。

人体中的基因太多了，想确定到底是什么基因发挥作用太难了，于是他们决定采用“大数据”来筛选。

这里的“大数据”是生物学上的基因文库，就是包含了数百万基因片段的一个混合体。然后他们把这些片段对应的基因在感觉神经元中表达，也就是让这些基因发挥作用。接下来就看哪个基因可以对辣椒素有反应了。

经过一系列尝试，科学家最终发现了一个可以对辣椒素有反应的基因，这是一个新的发现，最后命名为TRPV1，这也是一个新鉴定出来的离子通道蛋白基因。

（图片来源：参考文献）

而值得一提的是，这个痛觉受体，竟然是和温度有关，相当于一个顶俩，这就有意思了。

这就解释了为什么吃辣椒感觉又热又痛的原因了：我们吃下辣椒，辣椒里面的辣椒素可以引发人体的TRPV1来触动痛觉，而这种痛觉还和温度有关，所以就有了又热又痛的感觉了。

既然如此，那么，有人一定会问，那些清凉的食物呢？

于是科学家们用常见的薄荷开始了进一步的研究。无论是薄荷味的牙膏、冷饮还是口香糖，给我们的感觉都是凉的。不过，科学研究上使用的关键物质是薄荷醇。

采取类似的研究办法，研究人员果然发现了新东西，那就是 TRPM8，这是被证明可以被寒冷激活的受体，这个研究是Julius和Patapoutian分别独立研究的，他俩也是今年两位诺奖得主。

用一张图来汇总：

（图片来源：诺奖官网）

可以说，整个研究，发现了人体是如何感受到温度和触觉（也就是痛觉这种典型触觉），他们是有一系列受体来进行。

除了温度感觉，机械感觉怎么感知？

当然，有了温度感觉，可是，机械感觉呢？要知道，机械感觉那才是最早的最广泛的触觉啊，比如拥抱、触摸等都是机械感。

于是今年诺奖的得主之一Patapoutian在研究完薄荷后转身就去研究机械感觉了。

他们开发了一套细胞体系，这体系的特点就是刺激一个细胞，细胞会发出电信号，而接下来可以对电信号进行检测。

（图片来源：诺奖官网）

接下来，他们筛选出了72个候选基因，经过一一排除，最后找到了一个新的感受机械压力的通道蛋白Piezo，这个词来源于古希腊语压力(píesi)。

（图片来源：诺奖官网）

这次诺奖的内容可以用一张图来统一汇总：

温度/热痛觉是和TRPV1有关，触觉刺痛是和PIEZO2有关，它们都是人体感受器的一部分。

（图片来源：诺奖官网）

为什么他们能够获得诺奖？

可能有人会好奇，这东西不是很早就知道了嘛，笛卡尔就思考过人是如何感受热量的。中学生物书上也有反射弧这一概念，大致路线是：感受器-传入神经-神经中枢-传出神经-效应器。为什么他们的研究还能够获得诺奖？

其实，问题就在这里，上图是一个很粗略的过程，其中涉及到了很多细节问题，其中典型的就是感受器。

以手为例，手上可是没有味觉受体的，它是没法感受到味道的，但是手为何能感受到辣椒的火辣感觉呢？到底是什么东西触发了手的感觉，产生了神经电流呢？这就是这次诺奖得主研究的内容。

诺奖委员会指出，这两位诺奖得主在TRPV1、TRPM8、以及Piezo通道上的突破性贡献，不仅让我们知道人体如何感知冷热，感知触觉，从而理解身边的世界，后续的研究还为我们带来了更多生理上的洞见，也被用于开发多种治疗疾病的药物，实实在在将科学转化为了造福病患的工具。

参考文献：

Zagotta, William N., et al.“Measuring distances between TRPV1 and the plasma membrane using a noncanonical amino acid and transition metal ion FRET.” Journal of General Physiology 147.2 (2016): 201-216.

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