吃辣椒为什么还辣屁股？他们研究这个问题，拿了2021诺贝尔奖

吃火锅的时候，你的嘴巴（以及第二天的菊花）是怎么感受到辣的？

秋天到了，忘穿秋裤的你是怎么感受到冷的？

女朋友不开心的时候，为什么总是要抱抱？

（图源：网络）

其实，这背后起作用的，都是人体的触觉和温度觉！

就在北京时间的10月4日下午，2021年的诺贝尔生理学或医学奖就颁发给了发现这个奥秘的两位科学家：戴维・朱利叶斯（David Julius）和阿代姆・帕塔博蒂安（Ardem Patapoutian），以表彰他们在发现温度和触觉受体方面的贡献。

【图片来源：nobelprize.org（左图为戴维・朱利叶斯，右图为阿代姆・帕塔博蒂安）】

用一句最简单的话概括他们的研究，就是：我们是如何感受这个世界的？

相信不用我说你也知道，普通人都有视觉、嗅觉、听觉、味觉、触觉等种种感觉。

这种感觉的传递过程简单说就是：“接受刺激-传递信号-大脑接收并做出反应”。外界的刺激传导到我们的大脑，中间需要“感受器”作为中介[1]。

我们可以把感受器理解成“锁”，它们在特定情况下才会被激活，就像锁需要特定钥匙才能打开一样。

（图源：《爱宠大机密》）

比如，我们的嗅觉和味觉都是种化学检测系统，视觉则是通过感受光的刺激来形成信号。触觉、疼痛等躯体感觉也在外部环境刺激下产生反应。

你是不是觉得，听起来这么基础的知识应该早就破解出来了吧？

其实，对于感觉机理的完全破解还是近些年的事。而且，每次破解都是轰动科学界的大事！

比如，在2004年10月4日，理查德・阿克塞尔（Richard Axel）和琳达・巴克（Linda B. Buck），获得了诺贝尔基金会颁发的诺贝尔生理学或医学奖。因为他们揭示了人类嗅觉系统的奥秘，告诉世界“我们是如何能够辨认和记得１万种左右的气味”的。

【图源：网络（左图为理查德・阿克塞尔，右图为琳达・巴克）】

在味觉上，我们也已经发现了负责咸、甜、酸、苦、鲜5种基本味道的感受器。

然而有一种“味道”，却与众不同，那就是：辣。

酸甜苦辣中的辣，实际上应该属于痛觉，并不是一种“味”，这个结论，就与朱利叶斯的突破性发现密不可分。

昨天公布的诺贝尔奖，正是因为两位科学家破解了触觉的原理，指温度（冷暖）、机械力（触摸）等带来的感觉。

先来说说戴维・朱利叶斯的发现。

为什么吃辣椒总是会感到热，而吃薄荷总是会感到凉呢？

辣椒中的辣味来自一种叫辣椒素的物质。

早先，一些科学研究表明，在辣椒素和高温的刺激下，一部分感觉神经元变得活跃。然而，关于其作用的具体机制一直存在争议。

直到1997年，朱利叶斯在感受疼痛的神经元上识别出了受体分子TRPV1，并证明它能被高温和辣椒素激活，才揭开了答案。而这也解释了辣总是和热联系在一起的原因。

朱利叶斯的进一步研究还揭示了，TRPV1对炎症过程中产生的化学物质很敏感，与炎症相关的疼痛敏感反应有关，这为癌症疼痛和其他疾病的治疗开辟了新的潜在途径。

另一方面，朱利叶斯和帕塔博蒂安还分别独立确认了TRPM8是一种会对薄荷醇和寒冷产生反应的分子。

所以，都是因为在人体中分别有辣椒和薄荷的受体，人类才能享受到辣的爽快和薄荷的清凉啊。

现在人们也认识了更多感受器家族成员，包括“芥末感受器”TRPA1、会被百里香等香料激活的TRPA3等等。

（图源：《爱情公寓》）

然而阿代姆・帕塔博蒂安在研究触觉的时候选择了另外一个方向。

他使用压敏细胞发现了一类新型受体，这类受体可以对皮肤及内脏的机械刺激做出反应。它们会被机械压力（用细棒轻轻戳）激活，产生电活动。这两个离子通道被命名为PIEZO1和PIEZO2。这个名字来自希腊语中的“piezi”，意为“压力”。

举一个能听懂的例子，为什么人蒙上眼睛依然能在黑暗中行走呢？

（图源：《想见你》）

这种能力叫做本体感觉，是指我们感知身体在空间中位置的能力。在黑暗中行走依赖的是那些向大脑发出肌肉伸展信号的神经元。

帕塔博蒂安的团队和其他研究已经证明，PIEZO2是本体感觉相关的关键分子。有研究称，罕见的PIEZO2缺乏的人，在黑暗中站立和行走都有困难。

（图源：诺贝尔委员会官网）

看到了这里，我想你还想知道一个问题：这些研究有什么用？

我们可以肯定，这些研究已经并且在将来对于生理学、临床医学产生许多重要深远的影响。

首先，这两个关于温度和压力的感受器是人类生存必需的，失去它们，我们可能受伤，甚至面临生命危险。

比如糖尿病患者由于末梢神经病变，导致对温度、痛觉不敏感，那么使用热水袋、泡脚的时候容易烫伤，甚至腿脚受伤感染也不自知。那么我们基于对模拟触觉的研究，可以研发人造皮肤，用于康复治疗[2]。

（图源：网络）

再比如，这项研究或许能帮需要的人用上更灵活好用的假肢。

因为，传统的假肢是从肌肉上收集信号，但控制效果不佳，而带有体感信息的假肢可以帮助截肢者恢复触觉功能，还能灵活地与物体交互，能大大改善患者生活品质[3]。

（图源：新浪网）

此外，关于触觉的研究也与科技的发展非常密切。

比如基于对人体的体感系统的理解，我们开发了手机触摸屏，这就是触觉反馈的相关技术。再比如，已经应用在各种领域和场景里的AR/VR技术，也属于模拟触觉的相关技术。

可以说，这是科学发展的一小步，也是人类探索世界的一大步。

人类之于宇宙何其渺小，但人类不停探索的精神又让人类变得伟大。

最后典哥想说，和女朋友吃着火锅，突然接到了加班写稿的通知，不禁感叹：

对我们这种普通人，火锅只会带来菊花的伤痛，而对有探索精神的科研人员来说，却可以通过辣椒素来探索科学的边界，真令人肃然起敬呢！

致敬两位科学家（和更多科研工作者们），也期待在未来，科学研究能带来更美好的世界，你要不要点个“在看”呢？

特约作者：蒋永源

健康科普大V 华中科技大学内科学硕士

审稿专家：

张洪涛（笔名一节生姜）

美国宾夕法尼亚大学医学院病理及实验医药系研究副教授

卢学新

中国疾控中心病毒病预防控制研究所助理研究员、免疫学博士

综编梳理：杜娟

部分内容综合自：「原理」微信公众号（ID：principia1687）

参考文献

[1]https://www.sciencedirect.com/topics/medicine-and-dentistry/somatosensory-system

[2]https://www.liebertpub.com/doi/10.1089/soro.2019.0013

[3]https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30245482/