“舌頭”為病菌而生

陸梨

我們之所以能分辨出食物的美味，要?dú)w功于靈敏的舌頭。在顯微鏡下，舌頭上長(zhǎng)著許許多多乳頭狀凸起的結(jié)構(gòu)，我們稱之為味覺(jué)感受器，正是因?yàn)樗鼈兊拇嬖冢覀儑L出了酸甜苦鮮咸的人生百味。但是你知道嗎？味覺(jué)感受器不僅僅在舌頭上，而是遍布身體各處，它們生來(lái)也不是為了品嘗食物，而是為了與病菌相遇。

全身都是“舌頭”

味覺(jué)是很重要的，不僅因?yàn)橛形队X(jué)我們才能?chē)L到各種味道，味覺(jué)還是我們辨別毒物的一道防線。多數(shù)有毒的物質(zhì)嘗起來(lái)是苦的，過(guò)期變質(zhì)的食物嘗起來(lái)是酸臭的，這樣我們就能避開(kāi)許多對(duì)身體不好的食物。因此，2004年的諾貝爾生化學(xué)獎(jiǎng)授予了發(fā)現(xiàn)味覺(jué)受體的科學(xué)家理查德·阿克塞爾和琳達(dá)·巴克，從此我們知道了，擁有被稱為G蛋白偶聯(lián)受體（GPCRs）的蛋白質(zhì)的細(xì)胞可以讓我們嘗到味道。

但后來(lái)，奇怪的事發(fā)生了，不僅舌頭，許多科學(xué)家在人體的不同器官上都找到了擁有味覺(jué)受體的細(xì)胞。2009年，科學(xué)家在腎臟中找到了一些“味覺(jué)細(xì)胞”。2012年，科學(xué)家在老鼠的肺里看到了一簇簇“味覺(jué)細(xì)胞”。2015年，科學(xué)家在心臟中看到了12個(gè)正在嘗味的“味覺(jué)細(xì)胞”。還有更多的科學(xué)家在不同動(dòng)物的胃腸道中發(fā)現(xiàn)了“味覺(jué)細(xì)胞”。

這樣看來(lái)，我們身上幾乎所有器官都分布著“味覺(jué)細(xì)胞”，簡(jiǎn)直全身都是“舌頭”！這是為什么呢？難道它們也“羨慕”舌頭，想品嘗一下食物的美味嗎？但分明只有舌頭才能品嘗食物的味道啊，食物離開(kāi)了口腔我們就不知其味了，那么其他器官的“味覺(jué)細(xì)胞”到底起什么作用呢？這個(gè)問(wèn)題直到最近才得到了解答。

有味道的病菌

科學(xué)家們繼續(xù)追蹤其他器官的“味覺(jué)細(xì)胞”，發(fā)現(xiàn)它們的外形也與舌頭上一粒粒乳頭狀的味蕾不同。它們一群群地叢生在各器官的內(nèi)皮之上，數(shù)量也不固定。于是為了與味蕾區(qū)分開(kāi)來(lái)，科學(xué)家們就把這群有味覺(jué)受體的細(xì)胞稱為“叢生細(xì)胞”。

2011年，美國(guó)斯坦福大學(xué)的免疫學(xué)家邁克爾·休伊特開(kāi)始研究叢生細(xì)胞。他猜想，叢生細(xì)胞就像城墻一樣覆蓋著消化道內(nèi)皮，它們是不是對(duì)有毒物質(zhì)也起著防御作用呢？他先給老鼠喂了一些含有寄生蟲(chóng)的食物，發(fā)現(xiàn)老鼠消化道中的叢生細(xì)胞迅速增殖，數(shù)量是之前的18倍，更加嚴(yán)實(shí)地覆蓋了消化道，小鼠并沒(méi)有被寄生蟲(chóng)感染。后來(lái)，休伊特又找來(lái)一批免疫功能缺陷的小鼠喂了相同的食物，這一次小鼠消化道中的叢生細(xì)胞毫無(wú)動(dòng)靜，它們并沒(méi)有感覺(jué)到吃下去的食物有什么不對(duì)勁，最終感染了寄生蟲(chóng)。

這個(gè)結(jié)果似乎驗(yàn)證了休伊特的想法。但是叢生細(xì)胞為什么能起到防御作用呢？難道叢生細(xì)胞能“嘗出”寄生蟲(chóng)的味道？確實(shí)如此?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，當(dāng)寄生蟲(chóng)與腸道的叢生細(xì)胞接觸時(shí)，叢生細(xì)胞會(huì)開(kāi)始“流口水”，釋放一種叫做琥珀酸酯的化學(xué)物質(zhì)。琥珀酸酯的分泌會(huì)觸發(fā)一種重要的免疫物質(zhì)——IL-25的釋放，IL-25會(huì)激活免疫細(xì)胞——先天淋巴樣細(xì)胞（ILC2s），分泌一系列殺滅寄生蟲(chóng)的“毒液”。另外，IL-25還有助于啟動(dòng)附近的杯狀細(xì)胞分泌粘液，將寄生蟲(chóng)包裹起來(lái)，不讓它們?cè)隗w內(nèi)寄生，并觸發(fā)消化道的肌肉收縮，將寄生蟲(chóng)從腸道中清除出來(lái)。

除了寄生蟲(chóng)，叢生細(xì)胞還能?chē)L出許多病菌的“味道”。比如，鼻腔里的叢生細(xì)胞能?chē)L出銅綠假單胞菌的“苦味”，促使免疫細(xì)胞分泌殺菌物質(zhì)?！疤鹈邸钡母锾m氏陰性菌則能加速鼻腔內(nèi)粘液的分泌和纖毛的運(yùn)動(dòng)，被排出體外。

叢生細(xì)胞的免疫作用不止于此，除了識(shí)別外來(lái)者，它還能?chē)L出體內(nèi)“叛徒”的味道。胸腺是位于胸骨后的一個(gè)重要免疫系統(tǒng)，它分泌的T細(xì)胞是我們對(duì)抗癌細(xì)胞的重要武器。而T細(xì)胞正是通過(guò)叢生細(xì)胞來(lái)識(shí)別“叛變”的細(xì)胞（損傷或增殖失控的細(xì)胞），將它們扼殺在搖籃中，從而減少了胰腺癌的發(fā)生。

病菌“孕育”味覺(jué)

盡管已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這么多叢生細(xì)胞的免疫作用，但可能你仍然認(rèn)為，味覺(jué)受體和味覺(jué)細(xì)胞的主要功能是嘗味，免疫作用是后來(lái)衍生出來(lái)的。但事實(shí)恰恰相反，味覺(jué)的進(jìn)化其實(shí)是病菌推動(dòng)的，“舌頭”是為病菌而生，品嘗味道反而是后來(lái)附加的功能。

人類、老鼠和大象等哺乳動(dòng)物的味覺(jué)和嗅覺(jué)的功能雖然有很大差異，但編碼這些受體的基因是相似的，表明了它們最初的來(lái)源是相同的。基因進(jìn)化和變異的時(shí)間也很相近，因此通過(guò)研究小鼠的味覺(jué)和嗅覺(jué)基因的演化過(guò)程，將能類推人類相關(guān)基因的演化過(guò)程。瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)的遺傳學(xué)家昆丁·迪奇推算了編碼小鼠嗅覺(jué)受體的基因的演化歷史，他認(rèn)為，嗅覺(jué)和味覺(jué)受體最初的功能就是識(shí)別病菌。

流感病毒感染25天后，肺部出現(xiàn)了一些新的叢生細(xì)胞（黃色）。

甲?；氖荏w（FPRs）是一種歷史悠久的免疫受體，在單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等免疫細(xì)胞中發(fā)揮著檢測(cè)病菌和炎癥反應(yīng)的作用。迪奇小組發(fā)現(xiàn)，編碼FPRs的V2R基因發(fā)生過(guò)兩次重要的突變，第一次突變使V2R基因被激活，當(dāng)病菌感染機(jī)體時(shí)，F(xiàn)PRs就會(huì)被制造出來(lái);約3000萬(wàn)年后，V2R基因再次突變，這次突變的結(jié)果使得FPRs變成了G蛋白偶聯(lián)受體家族的一員，而我們現(xiàn)在知道的嗅覺(jué)和味覺(jué)受體正是屬于G蛋白偶聯(lián)受體家族，因此FPRs從此獲得了聞味和嘗味的能力。據(jù)此，迪奇認(rèn)為，負(fù)責(zé)聞味和嘗味的G蛋白家族的出現(xiàn)是一個(gè)意外，它們?cè)局皇菫榱恕捌穱L”病菌。

既然一個(gè)“意外”已經(jīng)發(fā)生了，那么原本只有免疫功能的味覺(jué)和嗅覺(jué)受體干脆“意外”下去，長(zhǎng)在不同器官上的受體紛紛發(fā)揮了各種各樣神奇的功能?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，肺和心臟處的苦味感受器受體被作為“開(kāi)關(guān)”使用。當(dāng)有苦味的物質(zhì)達(dá)到肺部和心臟時(shí)，這兩處的肌肉會(huì)發(fā)生松弛，功能會(huì)暫停，這可能是苦味毒物損害身體的原因之一。當(dāng)然，借此效應(yīng)，服用適量的苦味藥物也能產(chǎn)生療效，比如哮喘病人發(fā)病時(shí)過(guò)度緊張的肺部肌肉可以得到舒張，高血壓病人也能通過(guò)舒緩心臟降低血壓。

還有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，腸道上的甜味感受器和苦味感受器受體還發(fā)揮著檢測(cè)葡萄糖濃度，加快葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)的功能。它們給身體提供了“是否吃飽”的信號(hào)，能維持血糖平衡。如果這些受體的功能能得到調(diào)控的話，糖尿病的治療將能取得重大突破。

既然“味覺(jué)細(xì)胞”遍布全身，我們是不是可以認(rèn)為嘗味不是舌頭的獨(dú)特功能？而舌頭的出現(xiàn)也不是為了嘗味，只是免疫的附加功能，也許這才是進(jìn)化的真相。