通过将小鼠舌头上的苦味和甜味感知细胞缠结在一起,研究人员已经弄清楚了味觉系统是如何自我连接的。哥伦比亚大学霍华德休斯医学研究所 (HHMI) 研究员查尔斯祖克及其同事的研究结果揭示了细胞如何不断重新连接以保持味觉能力平稳运行,从而使味觉信息从舌头流向大脑。
这项研究的负责人、Zuker 实验室的博士后研究员 Hojoon Lee 表示,感知甜、苦、咸、酸和鲜味(也称鲜味)的能力是与生俱来的。这项研究于 8 月 9 日发表在《自然》杂志上。他说:“我们生来就讨厌酸味和苦味,喜欢甜味。”
尽管味觉似乎只是一种愉悦感(或轻微的厌恶感),但这些反应可能是生存的关键,尤其是对其他动物而言。甜味可能预示着营养丰富的食物,而苦味则可能预示着致命的毒药。
对于如此重要的工作,味觉系统的更新速度非常快。就像一串闪亮的圣诞灯一样,舌头上检测味道的细胞不断死亡和被替换。这些细胞被称为味觉受体细胞,位于味蕾上,寿命只有大约两周——这意味着干细胞需要不断产生新的味觉受体细胞。
Zuker 表示,味觉细胞的寿命较短,这带来了一个难题:在如此高的周转率下,味觉系统如何可靠地完成其工作?味蕾细胞之间的连接神经元之间的连接必须每次都重新正确连接,味觉系统才能正常工作。“如果连接不正确,就会引发错误的行为反应,”Zuker 说。但味觉系统如何实现这一壮举仍是一个谜。
“从本质上讲,我们对味觉系统的接线知之甚少,”Lee 说。利用复杂的遗传学和单细胞功能成像,Zuker、Lee 和同事们创造了具有混合味觉系统的转基因小鼠。然后,研究人员观察了错误接线如何将苦味受体细胞与甜味神经元或甜味受体细胞与苦味神经元联系起来。