为啥会感觉到冷?科学家们首次找到答案

为啥会感觉到冷?科学家们首次找到答案
2019年08月30日 09:20 新浪科技综合

  来源:学术经纬

  空调房里吹久了,人知道要给自己加衣服。这个再简单不过的现象,背后却有一个非常有趣的问题:我们到底为什么会感觉到冷?

  很难想象,对于这个问题,科学家们竟然一直不知道答案。我们知道寒冷的环境会让人感到不舒服,也知道皮肤上一定有某种感知“寒冷”的探测器。但这个过程具体是如何发生的,却是个未解之谜。今日,来自美国密西根大学(University of Michigan)的Shawn Xu教授团队与华中科技大学的刘剑峰教授团队联合在《细胞》杂志上发表最新研究,向世人首度揭示了背后的秘密。

▲本研究的两位通讯作者Shawn Xu教授(左)与刘剑峰教授(图片来源:美国密西根大学与华中科技大学官网)▲本研究的两位通讯作者Shawn Xu教授(左)与刘剑峰教授(图片来源:美国密西根大学与华中科技大学官网)

  在这项研究里,科学家们的研究对象是一种叫做线虫(C。 elegans)的生物。这种生物的结构较为简单,生活周期较短,完善的基因组信息也早已为人类所知。因此,它们也成为了科学家们用来研究感知系统的常用生物模型。

  “当你站在外边感受到寒冷时,你就会采取行动,尽快回到温暖的环境里,” Shawn Xu教授说道:“线虫也是一样。它们感受到寒冷时,就会出现‘避害行为’,离开寒冷的环境。这一点和人很像。”

▲动物会本能地躲避寒冷环境,但背后的机理却一直没有得到阐明(图片来源:Pixabay)▲动物会本能地躲避寒冷环境,但背后的机理却一直没有得到阐明(图片来源:Pixabay)

  说来也奇怪。我们已经有了线虫这样简单的生物,也知道“如何感知寒冷”是生物学上的一个未解之谜,但为何那么多年里,科学家们一直没有找到背后的具体机制呢?这支科研团队指出,这是因为我们找错了方向!

  原来在过去的研究里,科学家们发现一类基因与感觉有关。因此,他们也拼命在这群基因里寻找感知寒冷的基因。这样的做法无疑是有问题的,这就好像在夜晚掉了一枚硬币,拼命在路灯下寻找一样。我们在路灯下寻找,并不是因为知道硬币掉在这里,而是因为路灯下更亮堂。

  在这项研究里,科学家们决定打开自己的视野,在更广泛的范围里寻找能够感受寒冷的基因,这一思路的转变果然取得了成功!在研究了数千个随机的突变后,他们发现,缺少glr-3基因的线虫对寒冷的环境没有反应了,这说明它正是感知寒冷的关键。

  进一步的分析发现,glr-3基因编码了一个谷氨酸受体(叫做GLR-3)。在演化上,它在许多生物内都是保守的,这也包括了人类。也就是说,人类体内的这个受体,同样有很大可能负责“感知寒冷”。为了验证这个想法,他们分别在斑马鱼、小鼠、以及人类等脊椎动物的基因组里找到了glr-3基因的远房亲戚,并把它们引入到发生突变,无法感知寒冷的线虫里。就像是变魔法一样,这些线虫又能感知寒冷了!这个结果也表明,在这些脊椎动物体内找到的谷氨酸受体,也具有类似的功能。

▲本研究的图示(图片来源:参考资料[1])▲本研究的图示(图片来源:参考资料[1])

  有趣的是,在小鼠体内,人们早就发现了这个受体,却从来没有把它与感知寒冷联系起来。过去,人们只是认为它负责在大脑中传递化学信号。谁也没有想到,它居然还有感知温度的功能。

  “那么多年以来,人们一直专注这个基因在大脑中的功能。现在,我们发现它还在外周感知系统里有作用,这令人感到振奋,”Shawn Xu教授说道:“这是自然界中,极少数还没有得到阐明的感知受体之一。”

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