硬核科普：吃貨是怎麼進化的？_風聞

轉引來源丨北大出版社

中國人常説“民以食為天”，忙碌一天之後，能吃上一頓色香味俱全的美食那是再幸福不過的事情了。連漢字的“和”都是由“禾”和“口”組成，口裏有了糧食，人便可以悠然度日。

縱觀生物界，愛當“吃貨”的不僅僅是人類。大到整個動物界，小到微小的細菌，活着都離不開“吃”。

然而，對於低等生物來説，吃本身不是目的，吃是為了活着，然後繁殖，把基因傳下去。作為高等動物的人類，活着也可以不為了繁殖，而是做他們認為比繁殖更有意義的事情。

△比如······閲讀？

吃貨是怎麼進化出來的？

動物要進食，首先需要知道哪些東西是身體可以利用的營養物，可以吃；哪些東西沒有營養，甚至有毒，不能吃。這樣的信息是視覺、聽覺和觸覺提供不了的，必須通過食物中某些特徵性分子的結構來獲得。而獲得這些特徵性分子信息的機制，就是味覺。

△舔一舔，歡樂多

隨着不斷進化，原始的微生物直接用細胞膜來“品嚐”食物，而高等動物是用舌頭上的味蕾來感受食物中的分子結構。

今天，這篇硬科普就要為你介紹自然界中千奇百怪的吃貨進化圖鑑。

01

細菌打滾，是為了混口飯吃！

讓我們從生物最基本的形態開始。

學過生物的你們，都聽説過原核生物。從原核生物開始，例如細菌就知道向營養物濃度高的方向運動，或者避開有害物質。舉個栗子，比如説大腸桿菌可以感知環境中的氨基酸和糖類，而向它們濃度高的方向遊動。

△大腸桿菌都在拼命打滾，你還有什麼理由不努力

那麼，大腸桿菌是怎麼知道哪裏的水甜的呢？

它是靠“全身”來感知的。在它全身細胞的膜上有感受營養物質的的受體。周圍環境沒營養的時候，這個分子可以細胞內的另一個分子相互作用，然後驅動大腸桿菌身上的鞭毛，向順時針方向轉動，也就是説讓細菌“打滾”翻跟斗，從而接近有營養的水域。

大腸桿菌是單細胞生物，它能夠辨別食物分子，也可以看成是最原始的“味覺”。

△美國藝術家設計的各類菌型冰棍兒

但是，低等生物畢竟是低等生物，它們還有很多不完備之處。低等動物都沒有神經系統，而我們所説的味覺是一種感覺，不但要有感受食物的結構，更重要的還是這種感受傳遞到神經中樞裏。

比方説，高等動物的大腦，可以對這種感受進行“解讀”。是酸是甜？是好吃還是難吃？而這又是經過幾億年才進化出來的。

02

腿也能品嚐

昆蟲已經有腦，昆蟲腦的分區使得昆蟲可以對味覺信號和嗅覺信號分開處理。例如味覺信號就是由食道下神經節處理的，味覺感受器主要在口器最前端的唇瓣上，同時也在腿上和翅膀上。

所以昆蟲可能是先用腿“嘗”，再進一步用嘴“嘗”。

△喝水的蝴蝶

典型的昆蟲味覺感受器是外皮上空心的毛，毛的頂端有一個開口，內部有數個感覺神經細胞，通過它們的單根神經纖維與外界接觸。

例如，腿部的味覺感受器就有四個感覺神經細胞，分別為感受甜味的、感受苦味和高鹽的、感受低鹽溶液的和感受水的神經纖維。甜味、低鹽溶液和水都能夠使昆蟲的口器伸出，表示昆蟲準備進食或喝水，叫伸喙反射，可以作為昆蟲對潛在性食物的正面反應。反之，苦味和高鹽會使口器縮回，表示昆蟲想回避這些物質。

這些感覺神經元表明，昆蟲已經有甜、苦、鹹等味覺。

△小蜜蜂和菠蘿蜜

當然，我們把昆蟲對蔗糖的感覺當成是甜味，把昆蟲對奎寧和黃連素的感覺定義為苦味，是根據人對這樣物質的感覺來定義的。其實，我們並不知道昆蟲對這些物質的具體感覺是什麼。

但是，昆蟲對蔗糖的反應是伸出口器，對奎寧的反應是縮回口器，説明昆蟲對蔗糖的感覺是愉悦的，對奎寧的感覺是不愉快的，和人類的反應類似。這也沒有什麼可奇怪的，因為甜味意味着糖類，是昆蟲需要的物質，而苦味多意味着物質有毒，不能進食。

有趣的是，昆蟲還有專門對水的味覺受體，而且水能夠使昆蟲有進食或者飲水的正面伸喙反射，説明水對於昆蟲也有可能是一種“味道”，只是我們無法知道在昆蟲嘴裏，水是什麼味道。

03

“辣”原來不是味覺？

進化之路不斷前行，哺乳動物的味覺功能主要是口腔中的舌頭來執行的。

人舌頭表面有許多乳頭狀的突起，叫舌乳頭。與味 覺有關的舌乳頭有三種：

在舌尖和兩側的主要為菌狀乳頭，因為其形狀有些像蘑菇。舌頭後部的上面有8~12個圓頂樣的突起，叫輪廓乳頭。舌頭後部的兩側各有幾個片狀突起，形狀像樹葉，叫葉狀乳頭。

舌乳頭的作用有些像大腦表面的皺褶，可以增加感受味道的表面積。

△舌乳頭分佈圖

上面前三種乳頭的表面都含有感覺味道的結構，叫做味蕾，總數有數千個。菌狀乳頭的味蕾主要在上表面，葉狀乳頭和輪廓乳頭的味蕾主要在側面。

第四種乳頭數量最多，但與味覺無關，其功能是觸覺，感受食物的質地，如軟、硬、粗、細、脆、綿等，增加動物對食物的感覺。 

每個味蕾含有 50~100個味覺細胞，聚集成球狀， 埋在舌頭的上皮細胞中。每個味覺細胞在味蕾開口處發出微絨毛，上面有味道感受器。溶解於唾液的外來味覺分子與之結合，觸發神經衝動，通過味覺細胞在另一端發出的軸突將味覺信號傳輸至大腦。

△舌頭怎麼“嘗”味道

哺乳動物的味覺大致可以分為五種：甜、鮮、苦、酸、鹹，基本上和過去認為的酸、甜、苦、辣、鹹五種味道一致，其中只有一個不一樣。

過去被認為是味道之一的辣味，現在已經知道是辣椒素結合於TRPV1受體所引起的感覺。由於TRPV1也可以被42攝氏度或以上的温度激活，所以**辣和燙其實是同一種感覺。**而且辣椒素在舌頭以外的皮膚或黏膜上引起灼燒感，説明它不是味覺。

鮮味過去不被認為是一種味道，但現在被發現是通過與感受甜的受體類似的受體感覺的。而且它在非味覺器官中不被感受到，所以被列為五種味道之一。

文章來源丨朱欽士《生命通史》