作者:袁一雪 来源:中国科学报 发布时间:2018/8/3 8:25:53
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树鼩为何不怕辣

 

■本报记者 袁一雪

一直以来,科学家认为,人类是哺乳动物中唯一能主动进食辣椒的物种。但最近,这一观点却被中科院昆明动物研究所研究员赖仞的团队推翻了。他们在一次偶然中发现,树鼩可以主动进食辣椒。

酸、甜、苦、辣、咸俗称“五味”。然而,对于哺乳动物而言,“辣”并非是味觉,而是一种痛觉。主流的观点认为,只有人类可以通过后天学习和训练,从“辣”这种痛觉感受中获得愉悦,从而部分人群会偏爱辣椒。

事实上,在过去的科学研究中,科学家也从未观察到其他哺乳动物具有主动进食辣椒的能力,因为对于其他哺乳动物而言,“辣”则是一种强烈的疼痛信号,它们会远离那些带有“危险信号”的植物。

而且,植物产生辛辣化合物的目的也正是避免哺乳动物的采食,它们更倾向于被鸟类采食,这样可以把种子散播到更远的地方,有益于物种的扩散。

树鼩是灵长类近亲

树鼩虽然形似松鼠,却是一种高等哺乳动物。赖仞的团队发现了树鼩可以主动进食辣椒后,就利用了全基因组扫描、全细胞膜片钳技术、定点突变、分子结构模拟和动物行为等手段进行研究。

在全基因组序列分析研究中,树鼩与灵长类系统发育关系最近,“这说明树鼩是灵长类而非啮齿类的近亲”。论文通讯作者之一、中国科学院昆明动物研究所副研究员杨仕隆在接受《中国科学报》记者采访时解释道。

树鼩不仅进化地位与灵长类更接近,而且在行为学上也十分有趣。例如树鼩喜好从自然界中寻找含有酒精的天然饮料,比如过度成熟发酵的果实;而且,树鼩还会将自己的粪便作为氮源提供给猪笼草,使其为树鼩提供更加丰富的花蜜。“这些证据都表明树鼩与植物之间具有令人惊叹的交流能力。”

芦子藤的神秘角色

借助现代的研究手段,树鼩吃辣的秘密无所遁形。“我们证明了树鼩的辣椒素受体TRPV1在其氨基酸579位点发生了氨基酸突变,从而导致辣椒素不能激活树鼩的TRPV1,以至于树鼩感受不到辣。”杨仕隆说。

不过,这一点仅仅揭示了树鼩能够耐受辛辣食物的分子机制,而树鼩TRPV1的579位点为何会发生突变还不得而知。于是,研究人员又调查了5个野生树鼩种群的TRPV1基因序列,发现579位点的突变在整个树鼩物种内固定,提示这个突变发生在物种形成早期,而非近期发生在某个树鼩群体中。

然而,辣椒引入东南亚地区仅有300年的历史,而579位点突变不可能在短短300年内就在所有群体中固定,“这表明辣椒可能不是导致这一突变发生的原因”。杨仕隆继续解释道,“我们因此注意到了一种与树鼩地理分布相一致的胡椒属植物芦子藤”。

芦子藤中富含一种辣椒素类似物——Cap2,使这一植物具有“辣”的特性。而在自然界中,芦子藤与树鼩分布在同一地区,且是树鼩的食物来源。树鼩TRPV1的突变使辣椒素的结合能力降低至1/10,而使Cap2的结合能力降低至1/1000。

事实上,野生树鼩在有多种辛辣植物的选择时,更加倾向采食芦子藤而非辣椒。所以,研究人员得出结论,芦子藤中含有的Cap2是造成树鼩TRPV1的579位点突变的环境因素。

具备更广泛的适应能力

树鼩主要生长于热带、亚热带灌木丛中,树栖生活,昼间活动,以昆虫、小型动物和植物为食。对辣椒素及辣椒素类似物的低敏感性使得树鼩能够广泛摄食辛辣性食物。

而这一特点,让树鼩在地形、气候等环境因素发生变化时,通过拓展更为广泛的食谱来获得更强的生存适应能力。

“这是一种十分有趣的进化现象。”杨仕隆说。而“辣”对于人类来说,之所以可以从中享受“辣”的痛感,并非因为人类对辣椒素产生了耐受,反之是因为人类能够将这种痛觉在大脑的高级神经环路中进行转化和学习,将这一痛觉感受进行认知转换,最终变为愉悦的体验。虽然树鼩也能够与“辣”共舞,但背后的原因却有根本不同。

《中国科学报》 (2018-08-03 第3版 科普)
 
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