尽管人们对果蝇的研究已进行多年，但近日才发现它们有一种全新的味觉感受器。图片来源：Shutterstock

本报讯 近日，美国科学家在黑腹果蝇身上发现了一种全新的味觉感受器，可以让昆虫检测出碱性物质，并避开有毒的食物和表面。相关研究结果3月20日发表于《自然-代谢》。

南加州大学神经生物学家Emily Liman说，在这样一种被充分研究过的动物身上发现新的味觉感受器是出乎意料的。

中国科学院昆明动物研究所研究员赖仞认为，这一发现可能会为未来研究其他生物的碱性味觉生理机制提供信息。

大多数动物功能的pH值范围很窄，因此感知酸碱对它们的生存很重要。赖仞表示，过去几十年的研究详细描述了参与检测酸味和酸性物质的受体、细胞以及神经回路，但对碱性物质的感知还不太清楚。他补充说，一些对人和猫的早期研究表明，碱性感觉可能是一种味道，但并未被证明。

此前研究表明，昆虫可以感知广泛的味道。因此，研究人员选择调查果蝇是否有感受高pH值的受体。

为了测试果蝇对不同pH值食物的偏好，宾夕法尼亚大学莫内尔化学感官中心神经生物学家张亚力（音）团队给果蝇准备了一个装有甜凝胶的培养皿。培养皿中一半保持pH值为7的中性，另一半则与氢氧化钠混合呈碱性，并且每一半被涂上红色或蓝色。在果蝇大口吃完它们喜欢的凝胶后，其半透明的腹部变成了红色、蓝色或紫色（两部分凝胶都吃了）。

研究人员发现，碱性食物的pH值越高，果蝇对中性食物的排斥就越多。但有一组果蝇不擅长区分这两种食物。对这些果蝇进行筛选后发现，它们的一种基因发生了突变，研究人员将其命名为嗜碱基因alka。这种基因活跃在它们长喙（相当于哺乳动物的舌头）肉质尖端的味觉神经元中，也活跃在脚和触角末端的细胞中。

在细胞研究中，研究人员发现alka基因表达了一种受体蛋白，其正常活性受到碱性溶液的刺激。在碱基存在的情况下，受体蛋白在细胞膜上打开一个通道，让带负电荷的氯离子逃离神经元，进而立即向果蝇大脑传递避开食物的信息。

Liman指出，大多数感受器都涉及控制带正电荷的离子进入细胞，而不是带负电荷的离子离开细胞的通道。

研究人员进一步使用光遗传学技术发现，人工激活表达alka基因的细胞，会使果蝇在含糖溶液中缩回长喙，即表现出躲避最喜欢的甜味食物的行为。

Liman说，这一特定的发现可能不会直接适用于脊椎动物，因为它们没有alka基因。虽然果蝇和人有许多相似的味觉体验，比如甜、苦、酸，但二者使用的感受器是不同的。Liman表示，尽管如此，这项研究可能会激励人们研究脊椎动物是否有类似的氯受体，以及它们是否会体验到独特的碱性味道。

“在果蝇身上的发现可能会给昆虫如何更普遍地对环境线索作出反应带来新见解，例如决定在哪里产卵，以及用于控制害虫等。”Liman说。（辛雨）

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s42255-023-00765-3