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加州大学圣芭芭拉分校新闻

不太甜

你有没有注意到,一口温暖的樱桃派让你的嘴里充满了甜味,但从冰箱里拿出来的那块却一点都不诱人?科学家们知道这种现象是真实的,但其背后的机制却知之甚少。

现在,加州大学圣巴巴拉分校的著名教授克雷格·蒙泰尔(Craig Montell)以果蝇为研究对象,发现了导致这种现象的一个过程。Montell的团队,包括李秋兰、尼古拉斯·德博比安和高木索卡比,发现低温会抑制甜味的吸引力。然而,这些条件并不影响糖神经元本身。更确切地说,它们是通过一种最初被发现用来感知眼睛光线的蛋白质,通过其他感觉细胞进行活动的。尽管如此,甜味食物的凉爽感觉不会因为光线而改变。研究结果发表在《当代生物学》杂志上。

“食物的吸引力不仅仅受到化学成分的影响,”蒙特尔说,他是分子、细胞和发育生物学系的达根教授。“我们已经知道,低温会降低人类对甜味的喜爱程度。他和他的同事们想知道这是否也适用于果蝇,如果是的话,其潜在的机制是什么?

研究小组发现,在23摄氏度(73.4华氏度)和19摄氏度(66.2华氏度)之间,果蝇对进食的兴趣存在显著差异,也就是说,尽管果蝇的行为发生了变化,但他们并没有检测到果蝇感知甜味神经元的活动存在差异。

蒙特尔指出:“由于温度不会直接影响糖神经元,它一定会影响其他类型的细胞,进而间接影响糖的消费倾向。”

果蝇用一种味觉神经元来检测糖。苦是由另一种神经元感知的,而机械感觉神经元则感知食物的质地,如硬度。然而,温度感觉并不那么简单。苦味神经元和机械感觉神经元也参与了冷感的探测。只有当两者都被激活时,大脑才会将其解释为一个很酷的信号。

蒙泰尔解释说,所有这些刺激似乎都降低了动物的进食欲望。含苦味的化合物会触发含苦味的神经元,这些神经元会告诉果蝇停止进食。坚硬的食物会触发机械感觉神经元,这些神经元也会告诉果蝇停止进食。而低温则会引发这两种反应,产生同样的效果。

这种反应的关键是一种叫做视紫红质6的蛋白质。视紫红质通常与视觉有关,但在过去的几年里,蒙泰尔集团已经将视紫红质与其他多种感官联系起来。事实上,就在几周前,蒙特尔的实验室发表了第一项研究,将这类蛋白质的不同成员与化学口味联系起来。

他说:“苦神经元表达一种叫Rh6的视紫红质,如果你摆脱了它,那么低温就不再会抑制糖的吸引力。”

没有了Rh6,探测苦味和寒冷的神经元就不会再被低温激活。由于冷感觉需要激活多种不同类型的神经元,失去Rh6会阻止果蝇识别较低的温度,从而消除对含糖食物的吸引力。

蒙特尔说:“令人惊讶的是,发现其实是其他神经元,而不是糖神经元的活动增加了,而其他神经元的冷激活间接地抑制了糖神经元的活动。”

糖感觉神经元在低温下仍被糖激活;然而,通过降低体温来激活这些其他神经元会抑制探测甜味神经元和动物大脑之间的交流。这可能是由苦味/冷激活的神经元释放的一种抑制性神经递质实现的。

至于为什么果蝇在寒冷的时候不吃东西,蒙特尔怀疑是因为它们的新陈代谢。果蝇的新陈代谢和食物需求会受到温度的影响。较低的温度意味着较慢的新陈代谢和更少的食物需求。一般来说,如果食物是冷的,苍蝇也是冷的。

事实上,当温度从25摄氏度降至18摄氏度时,苍蝇的繁殖时间(一个卵变成一只成年苍蝇所需的时间)从10天增加了一倍,达到20天。“一切都变慢了,”蒙特尔说,“这就是为什么喂养减少了。当你的新陈代谢减慢时,你不想吃同样多的食物。这一解释并不适用于像人类这样的温血动物,即使我们表现出类似的行为。

未来,蒙特尔和第一作者李乔然计划通过研究颗粒大小如何影响进食行为,进一步研究食物吸引力的机械感觉方面。例如,他提供了新鲜和再冷冻冰淇淋的明显区别。尽管有相同的化学成分和温度,大多数人还是更喜欢没有融化和重新冻结成块的冰淇淋。

在反思这一惊人的发现时,蒙特尔说:“如果你的预期是错的,那很好,只要你能找出什么是对的。”

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://www.news.ucsb.edu/2020/019873/not-so-sweet