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硬核科普:吃货是怎么进化的?

02 0X1778 42 0X1778 19北京大学出版社

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中国人常说“人以食为天”。忙碌的一天过后,能吃到美味的食物是一件快乐的事情。甚至汉字的“和声”也由“和”和“口”组成。食物在口中,人们可以悠闲地享受。

在整个生物世界,不仅仅是人类喜欢吃东西。像整个动物世界一样大,小到微小的细菌,活不离“吃”。

然而,对于低等生物来说,进食本身并不是目的,进食是为了生存,然后繁殖,并将基因传递下去。作为高等动物的人类,活着可能不是为了繁殖,而是为了他们认为比繁殖更有意义的事情。

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△例如……读?

食物是如何进化的?

动物需要知道什么是身体可以利用的营养物质,可以吃;什么是不营养的,甚至有毒的,不能吃。这些信息不是由视觉、听觉和触觉提供的,必须通过食物中某些特征分子的结构来获得。获取这些特征分子信息的机制是味觉。

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△快乐

随着进化的继续,原始微生物利用细胞膜来“品尝”食物,而高级动物则利用舌头上的味蕾来感知食物的分子结构。

今天,这门艰苦的科学将向你介绍自然界中奇怪的食物进化指南。

01

细菌在滚动,只是为了混合食用!

让我们从最基本的生物学形式开始。

当你学习生物学时,你听说过原核生物。例如,从原核生物开始,细菌就会知道高浓度的营养物质或避免有害物质。例如,大肠杆菌可以感知环境中的氨基酸和糖,并且在其高浓度的方向上游泳。

△大肠杆菌正在拼命滚动,你有什么理由要努力

那么,大肠杆菌如何知道水是甜的?

它被“身体”所感知。在其全身细胞的膜上存在营养素受体。当周围环境没有营养时,这种分子可以与细胞中的另一个分子相互作用,然后驱动大肠杆菌上的鞭毛顺时针转动,这意味着细菌“滚动”桶并接近营养水。

大肠杆菌是一种识别食物分子的单细胞生物,可被视为最原始的“味道”。

△美国艺术家设计的各种真菌冰棒

然而,低等生物毕竟是低等生物,它们仍然具有很多不完整性。低等动物没有神经系统,我们所说的味道是一种感觉,不仅是感受食物的结构,更重要的是,这种感觉传递到神经中枢。

例如,高等动物的大脑可以“解释”这种感觉。酸甜吗?它好吃还是不好吃?这已经发展了数亿年。

02

腿也可以品尝

昆虫已经拥有大脑,昆虫大脑的分裂使昆虫能够分别处理味道和嗅觉信号。例如,味觉信号由下食道神经节处理。味觉受体主要位于口器最前端的唇部,也位于腿部和翅膀上。

因此,昆虫可以首先用腿“尝”,然后用口“尝”。

△饮用水蝴蝶

典型的昆虫味觉受体是外皮上的中空毛发。头发的尖端有一个开口,里面有几个感觉神经细胞,它们通过它们的单根神经纤维与外界接触。

例如,腿部的味觉感受器具有四个感觉神经细胞,其是甜的,刺激性的和高盐,低盐和水敏感的神经纤维。甜味,低盐溶液和水可以使昆虫的口器脱落,表明昆虫准备吃或喝水,称为反射,可以用作昆虫对潜在食物的积极反应。相反,苦味和高盐会导致口器收缩,表明昆虫想要避免这些物质。

这些感觉神经元表明昆虫已经有甜,苦,咸的味道。

△小蜜蜂和菠萝蜜

当然,我们认为昆虫对蔗糖的感知是甜的,昆虫对奎宁和小檗碱的感知是苦味,这是由人对这种物质的感知所决定的。事实上,我们不知道昆虫对这些物质的具体感受是什么。

然而,昆虫对蔗糖的反应是延长烟嘴,对奎宁的反应是牵开器,表明昆虫对蔗糖的感觉是愉快的,奎宁的感觉是令人不愉快的,类似于人类的反应。这没有什么奇怪的,因为甜味意味着糖是昆虫需要的物质,苦味意味着这种物质是有毒的,不能被吃掉。

有趣的是,昆虫也有水的味觉受体,水可以使昆虫对饲料或饮用水产生积极的反应,这表明水也可能是昆虫的“味道”,但我们无法知道昆虫的嘴巴。水的味道是什么?

03

“辣”不是味道?

进化的途径继续,哺乳动物的味觉功能主要通过口腔中的舌头进行。

人类舌头表面有许多乳头状突起,称为舌头乳头。有三种类型的舌头乳头与味道有关:

舌头的主要尖端是细菌状的乳头,因为它的形状类似于蘑菇。舌头背面有8~12个圆顶状突起,称为轮廓乳头。舌后两侧有几个裂片,形状像叶子,称为叶状乳头。

舌头乳头的作用有点像大脑表面的皱纹,可以增加感觉味道的表面积。

△舌头乳头分布图

它们前面的三种类型的乳头的表面都包含一种感觉像味道的结构,称为味蕾,总共有数千种。蘑菇状乳头的味蕾主要在上表面,叶状乳头和波状乳头的味蕾主要在侧面。

第四种乳头的数量最多,但它与味道无关。它的功能是触感,感觉食物的质地,如柔软,坚硬,厚实,薄,脆,棉等,以增加动物的食物感觉。

每个味蕾含有50到100个味觉细胞,它们聚集成球状并埋在舌头的上皮细胞中。每个味觉细胞在味蕾的开口处发出微绒毛,其上具有味觉受体。溶解在唾液中的外来味道分子与之结合,触发神经冲动,并通过另一端的味觉细胞发出的轴突将味觉信号传递给大脑。

△舌头味道如何?

玉米的味道大致可分为五种:甜味,鲜味,苦味,酸味,咸味,与过去基本相同,酸,甜,苦,辣,咸五种口味,其中一种是不同的。

曾经被认为是味道之一的辛辣味道现在被认为是辣椒素与TRPV1受体结合引起的感觉。由于TRPV1也可以被42摄氏度或更高的温度激活,热与热实际上是相同的感觉。此外,辣椒素还会在舌头外的皮肤或粘膜上引起烧灼感,这表明辣椒素不是一种味道。

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鲜味在过去不被认为是一种味道,但现在发现它被类似于那些感觉甜味的感受器的感受器感受到。此外,它在非味觉器官中不会被感觉到,因此被列为五种口味之一。

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[0x9A8b]号

作者:朱琴石

高级流行病学家积累了很多科学知识,

看穿所有人的生命密码,

解读基因所写的生命史诗。

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何昌

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中国人常说“人以食为天”。忙碌的一天过后,能吃到美味的食物是一件快乐的事情。甚至汉字的“和声”也由“和”和“口”组成。食物在口中,人们可以悠闲地享受。

在整个生物世界,不仅仅是人类喜欢吃东西。像整个动物世界一样大,小到微小的细菌,活不离“吃”。

然而,对于低等生物来说,进食本身并不是目的,进食是为了生存,然后繁殖,并将基因传递下去。作为高等动物的人类,活着可能不是为了繁殖,而是为了他们认为比繁殖更有意义的事情。

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△例如……读?

食物是如何进化的?

动物需要知道身体可以使用的营养素,可以吃什么;什么是不营养,甚至有毒,不能吃。这些信息不是通过视觉,听觉和触觉提供的,必须通过食物中某些特征分子的结构获得。获得这些特征性分子信息的机制是味道。

△舔舔,快乐

随着进化的继续,原始微生物利用细胞膜来“品尝”食物,而高等动物利用舌头上的味蕾来感知食物的分子结构。

今天,这篇艰难的科学将向您介绍自然界中奇怪的食物进化指南。

01

细菌滚动,只是混合吃!

让我们从最基本的生物学形式开始。

当你学习生物学时,你听说过原核生物。例如,从原核生物开始,细菌就会知道高浓度的营养物质或避免有害物质。例如,大肠杆菌可以感知环境中的氨基酸和糖,并且在其高浓度的方向上游泳。

△大肠杆菌正在拼命滚动,你有什么理由要努力

那么,大肠杆菌如何知道水是甜的?

它被“身体”所感知。在其全身细胞的膜上存在营养素受体。当周围环境没有营养时,这种分子可以与细胞中的另一个分子相互作用,然后驱动大肠杆菌上的鞭毛顺时针转动,这意味着细菌“滚动”桶并接近营养水。

大肠杆菌是一种识别食物分子的单细胞生物,可被视为最原始的“味道”。

△美国艺术家设计的各种真菌冰棒

然而,低等生物毕竟是低等生物,它们仍然具有很多不完整性。低等动物没有神经系统,我们所说的味道是一种感觉,不仅是感受食物的结构,更重要的是,这种感觉传递到神经中枢。

例如,高等动物的大脑可以“解释”这种感觉。酸甜吗?它好吃还是不好吃?这已经发展了数亿年。

02

腿也可以品尝

昆虫已经拥有大脑,昆虫大脑的分裂使昆虫能够分别处理味道和嗅觉信号。例如,味觉信号由下食道神经节处理。味觉受体主要位于口器最前端的唇部,也位于腿部和翅膀上。

因此,昆虫可以首先用腿“尝”,然后用口“尝”。

△饮用水蝴蝶

典型的昆虫味觉受体是外皮上的中空毛发。头发的尖端有一个开口,里面有几个感觉神经细胞,它们通过它们的单根神经纤维与外界接触。

例如,腿部的味觉感受器具有四个感觉神经细胞,其是甜的,刺激性的和高盐,低盐和水敏感的神经纤维。甜味,低盐溶液和水可以使昆虫的口器脱落,表明昆虫准备吃或喝水,称为反射,可以用作昆虫对潜在食物的积极反应。相反,苦味和高盐会导致口器收缩,表明昆虫想要避免这些物质。

这些感觉神经元表明昆虫已经有甜,苦,咸的味道。

△小蜜蜂和菠萝蜜

当然,我们认为昆虫对蔗糖的感知是甜的,昆虫对奎宁和小檗碱的感知是苦味,这是由人对这种物质的感知所决定的。事实上,我们不知道昆虫对这些物质的具体感受是什么。

然而,昆虫对蔗糖的反应是延长烟嘴,对奎宁的反应是牵开器,表明昆虫对蔗糖的感觉是愉快的,奎宁的感觉是令人不愉快的,类似于人类的反应。这没有什么奇怪的,因为甜味意味着糖是昆虫需要的物质,苦味意味着这种物质是有毒的,不能被吃掉。

有趣的是,昆虫也有水的味觉受体,水可以使昆虫对饲料或饮用水产生积极的反应,这表明水也可能是昆虫的“味道”,但我们无法知道昆虫的嘴巴。水的味道是什么?

03

“辣”不是味道?

进化的途径继续,哺乳动物的味觉功能主要通过口腔中的舌头进行。

人类舌头表面有许多乳头状突起,称为舌头乳头。有三种类型的舌头乳头与味道有关:

舌头的主要尖端是细菌状的乳头,因为它的形状类似于蘑菇。舌头背面有8~12个圆顶状突起,称为轮廓乳头。舌后两侧有几个裂片,形状像叶子,称为叶状乳头。

舌头乳头的作用有点像大脑表面的皱纹,可以增加感觉味道的表面积。

△舌头乳头分布图

它们前面的三种类型的乳头的表面都包含一种感觉像味道的结构,称为味蕾,总共有数千种。蘑菇状乳头的味蕾主要在上表面,叶状乳头和波状乳头的味蕾主要在侧面。

第四种乳头的数量最多,但它与味道无关。它的功能是触感,感觉食物的质地,如柔软,坚硬,厚实,薄,脆,棉等,以增加动物的食物感觉。

每个味蕾含有50到100个味觉细胞,它们聚集成球状并埋在舌头的上皮细胞中。每个味觉细胞在味蕾的开口处发出微绒毛,其上具有味觉受体。溶解在唾液中的外来味道分子与之结合,触发神经冲动,并通过另一端的味觉细胞发出的轴突将味觉信号传递给大脑。

△舌头味道如何?

玉米的味道大致可分为五种:甜味,鲜味,苦味,酸味,咸味,与过去基本相同,酸,甜,苦,辣,咸五种口味,其中一种是不同的。

曾经被认为是味道之一的辛辣味道现在已知是由辣椒素与TRPV1受体结合引起的感觉。由于TRPV1也可以在42摄氏度或更高的温度下激活,因此热和热实际上是相同的感觉。此外,辣椒素在舌头外的皮肤或粘膜上引起灼烧感,表明它不是味道。

鲜味在过去并不被认为是味道,但现在已经发现感受到与感受甜味受体的受体相似的受体。而且,在非味觉器官中感觉不到,所以它被列为五种口味之一。

《生命通史》

作者:朱钦诗

高级流行病学家积累了大量的科学知识,

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解读基因写的生命史诗。

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