苦味让人不快,为何动物进化中不淘汰苦味受

本文参加百家号#科学了不起#系列征文赛。根据进化论的说法，世界上所有的生物物种并不是一成不变的，在基因突变的动力之下，它们总是为了适应生存环境，会选择对生存和繁衍有利的特性，淘汰不利的特性。既然物种在进化过程中总是在不断地选择和抛弃，那为什么动物不会抛弃自己的苦味受体，而要一辈子“吃苦”呢？答案很明显，因为苦味是动物的一种保护机制，能尝出苦味的食物一般是不能吃的，比如臭鸡蛋、发霉的面包等等。这是动物识别食物能不能吃的一种本能。但，苦味背后的真正机理并非这么简单。为了从生理学的角度评价食物的化学成分，了解与食物成分相互作用的受体的功能是很重要的。其中就包括苦味化合物的受体，苦味化合物受体最初是在腔肠棘鱼等多骨鱼类的进化过程中进化出来的。来自慕尼黑理工大学和科隆大学领导的一个研究小组最近在《基因组生物学与进化》杂志上发表了一项新研究，揭示了鱼类和人类在4亿年的进化史苦味受体所扮演的重要角色。在进化上，与其他化学感受器（如嗅觉感受器）相比，苦味感受器是自然界最优秀的发明。它们保护脊椎动物免受潜在有毒物质侵害的功能早已被科学界所认识。最近的研究发现，苦味受体除了能感知到苦味之外还有其他功能。这些功能包括防御病原菌、代谢调节，还可能作为内源性代谢产物和激素的传感器。腔棘鱼和斑马鱼的比较科隆大学生物学家西格伦·科尔辛和的慕尼黑理工大学迈克·贝伦斯领导的科学家团队现在提供了进一步的证据来支持这一假说。在他们目前的研究中，研究小组比较了腔棘鱼的两种原始苦味受体类型和斑马鱼的另外四种苦味受体类型的系统发育、功能和结构。(腔棘鱼比斑马鱼更原始）为此，除了其他实验外，研究小组还利用一个已建立的基于细胞的测试系统以及基于计算机的建模方法进行了广泛的功能研究。其目的是深入了解苦味受体的进化史，以便进一步了解其功能。研究结果表明，这两种鱼类都有一对同源的苦味受体基因，可能起源于一个原始基因。在这方面，根据功能研究的结果，尽管经过4亿年的独立进化，这些鱼类受体的苦味识别光谱基本相同。更令人兴奋的是，最初的鱼类受体在细胞测试系统中识别出了迄今为止仍被人类苦味受体检测到的物质，其中包括胆汁酸。几乎可以这样说，胆汁酸不管对于4亿年前的鱼来说，还是对于今天的人类来说，可能都是一种味道（反正苦得够呛）。4亿多年的选择压力研究人员总结说，因此，至少在人类进化之前，一定存在着选择压力，这意味着人类的苦味受体仍然可以检测到与4亿年前一条骨瘦如柴的鱼相同的苦味物质。这揭示了苦味受体的一个或多个重要功能，甚至在人类进化过程中也是如此。腔棘鱼是食肉动物。因此，我们可以推测，一种主要识别类固醇激素和胆汁酸的苦味受体变体的存在可以防止食用有毒鱼类，因为有毒鱼类的肝脏和胆囊中不仅含有胆汁酸，而且还含有强效神经毒素。例如，有毒的河豚与腔棘鱼生活在同一水域，从进化的角度来看，如果这种受体变体在体内没有其他功能，它是否会被保存下来，这是值得怀疑的。另一个支持这种功能的论点是，在心脏、大脑或甲状腺等人体器官上也发现了苦味受体。那项研究的一个目标是帮助理解苦味物质对系统生物学水平的影响，不管它们是通过食物进入人体还是属于人体自身物质。苦味受体并不只存在于你的舌头上，也并不是只有在你尝试进食的时候才发挥作用。综上所述，苦味受体还可能存在于动物的其他器官上，不仅能让你远离有毒物质，还能起到防御病原菌、代谢调节的作用，还可能作为内源性代谢产物和激素的传感器。

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