播報：吃餃子就是得蘸醋！這件事在幾億年前就決定了！

當我們盡情品嘗現代食物的美妙滋味時，可能不會想到，對人類祖先來說，味覺是一項攸關生死的重要體驗。

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動物擁有五種主要的味覺：酸甜苦咸鮮。在人類還不會往食物包裝上印刷配料表的時候，味覺就擔任了分析食物成分的任務：甜代表糖分和高熱量，咸代表人體必要的無機鹽，鮮對應著與蛋白質有關的營養(yǎng)成分，苦則是對潛在毒性的警告。

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

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酸味的特殊之處

酸味的特殊，從感知過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），每個味蕾中分布著百余個味覺細胞。這些細胞感知食物中的各種味道，把這些信號傳送到大腦的味覺皮層，這樣我們就嘗到了味道。

味覺細胞之所以能感受到味覺物質，還要歸功于細胞膜上存在的味覺受體。當我們品嘗食物時，實際上是在感受食物中的化學物質。當特定的化學物質與特定的味覺受體結合，就會啟動味覺信號，告訴大腦這是什么味道。

不過，不同的味道產生味覺信號的機制并不相同，甜、苦和鮮是由味覺受體蛋白被激活后，進行信號傳導，觸發(fā)下游的級聯(lián)信號通路產生的。然而咸和酸卻不一樣，它們是直接由離子通道介導的（離子在細胞膜內外的流動）。

不同的調味料。圖庫版權圖片，不授權轉載

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

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

當我們吃到某種呈酸性的物質，OTOP1受體會允許氫離子跨膜進入味覺受體細胞，從而檢測出食物的酸味。

然而即使在了解到一部分酸味的感知機制后，我們依然難以復原酸味味覺的演化歷程。對于其他的味覺系統(tǒng)，通過分析味覺受體蛋白對應的遺傳基因信息，就可以根據基因突變來了解對應味覺的演化。

然而這個方法對酸味味覺卻不適用，這是因為編碼OTOP1的基因表達非常廣泛，除了感知酸味，OTOP1對于內耳也具有至關重要的作用，它會影響耳石的形成過程。OTOP1上的一些突變可能并不會改變酸味味覺，卻會導致某些前庭疾病。

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

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酸味的起源

不過，這并不意味著酸味味覺演化的線索就此斷掉了。

2022年2月，美國北卡羅來納州立大學的生態(tài)學家和和作者一起，廣泛調查了不同物種對酸味的感知能力，試圖重建酸味味覺的演化歷程。相關研究發(fā)表于《英國皇家學會會刊B》（Proceedings of the Royal Society B）。

經歷了漫長演化，今天大部分動物都丟失了（或丟失過）某種味覺。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為，酸味味覺應該也一樣，在演化的長河中被丟失了許多次。

然而，研究者測試了大約60個物種，從魚類、兩棲類到鳥類、哺乳類，所有被測試的物種都呈現出了感知酸味的能力。在這些動物中，豬和靈長類動物似乎還會格外偏好酸味食物，例如野豬會格外喜歡發(fā)酵的玉米，而大猩猩則對某些姜科的酸味果實情有獨鐘。

研究者只能通過推測，來猜想那些最早的脊椎動物是如何演化出酸味味覺的。好在，現生魚類為此提供了線索。

魚類的大部分味蕾，都不在嘴里，而是分布在臉上、身上、胡須上。對于水生生物來說，水體中溶解的二氧化碳會影響水體的酸堿度，這些變化對魚類來說非常危險。因此，如果能用身體表面“品嘗”水體的酸度，對生存非常重要。

事實上，研究者已經發(fā)現，與酸味受體OTOP1相關的基因廣泛存在于脊椎動物和無脊椎動物中，因此“幾乎可以肯定存在于第一個具有味蕾的脊椎動物中”。

這說明，最早的脊椎動物可能已經具備檢測酸性物質的能力。換句話說，感知酸味的能力，至少與脊椎動物一樣古老了。

不同物種感知酸味的能力，紫色指不喜歡酸味，綠色指喜歡酸味，白色指不清楚對酸味的喜好。圖片來源：原論文

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偏愛酸味

人類和其他物種對于酸味的偏愛，或許也是一種生存策略。

人類和許多猿類已經失去了在體內合成維生素C的能力，而酸味或許也像其他味覺一樣，發(fā)揮了提醒食物成分的作用——這里可能有很多維生素C。

另一種可能的猜測是，對于許多靈長類動物來說，腐爛的動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，它們分泌的酸會殺死有害細菌。

無論出于怎樣的原因，一旦出現了對酸性食物的喜愛，尤其是結合了對鮮味的偏好時，我們的祖先就可能開始嘗試控制腐爛，來產生更美味的結果——如今，我們稱之為“發(fā)酵”。

美味酸黃瓜。圖庫版權圖片，不授權轉載

或許下次吃餃子的時候，你可以更用心地體會一下，脊椎動物數億年間的演化賦予人類的成果——酸味味覺。

“你好，我今天倒了點醋，想和你借點餃子”

參考鏈接：

[1]https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S009286741930950X

[2]https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(19)31161-3

[3]https://www.science.org/content/article/pucker-why-humans-evolved-taste-sour-foods

[4]https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspb.2021.1918

作者：環(huán)球科學

出品：科普中國-星空計劃（創(chuàng)作培育）

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標簽： 脊椎動物 離子通道