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研究人员揭示了一些青山丽华动物是如何感知食物的砂砾质地的

生物 2022-01-16 00:03:25

作者哈里森·塔索夫,加州大学圣巴巴拉分校 信用:CC0公共领域 味道比味道更重要

让冰淇淋融化,下次你把它从冰箱里拿出来的时候,你会发现它的质地冰冷,而不是你习惯的光滑的奶油糖果

虽然它的味道没有改变,但大多数人都会同意这种甜点没那么开胃

加州大学圣巴巴拉分校教授克雷格·蒙特尔和博士后李巧然在《当代生物学》上发表了一项研究,首次描述了某些动物是如何根据食物的砂砾度和平滑度来感知食物质地的

他们发现,在果蝇中,一个机械感觉通道传递关于食物质地的信息

该通道被称为TMEM63,是从植物到人类的生物中出现的一类受体的一部分。

因此,新的发现可能有助于揭示我们自身味觉的一些细微差别

“我们都知道食物的质地会影响食物的吸引力,”分子、细胞和发育生物学系的蒙特尔、达根和杰出教授说

“但这是我们不太了解的事情

" 李和蒙泰尔着眼于果蝇,研究砂砾性对食物适口性影响背后的分子和细胞机制

“我们发现他们和我们一样,对食物的偏好受这种结构特征的影响,”蒙特尔说

他们设计了一种味道测试,在测试中,他们将不同大小的小颗粒加入含糖食物中,发现苍蝇更喜欢特定大小的颗粒

在之前的工作中,蒙特尔和他的团队已经阐明了味觉的细微差别

2016年,他们发现了一个通道,可以让苍蝇通过舌头上的小刚毛或唇瓣的运动来感知食物的硬度和粘性

最近,他们发现了低温降低适口性的机制

现在,研究人员试图找到一种感知砂砾所需的受体

他们认为,当粒子轻微弯曲苍蝇的味觉毛发时,这将是一个机械激活的通道

然而,已知受体的失活对基于光滑度和砂砾度的食物偏好没有影响

然后,作者考虑了蛋白质TMEM63

“苍蝇TMEM63是从植物到人类保存的一类机械传感器的一部分,”蒙特尔说,“但它在动物中的作用尚不清楚。”

" 李和蒙特尔怀疑这可能传递了有关砂砾性的信息,于是他们灭活了编码TMEM63的基因,并将变异苍蝇的行为与野生动物进行了比较

在几个小时不给动物喂食后,研究人员测量了它们对混合有不同大小颗粒的各种糖溶液的兴趣

他们用苍蝇伸出它的喙的数量来衡量动物对食物的兴趣

李和蒙泰尔发现,如果没有TMEM63,苍蝇就无法区分纯糖水溶液和直径约9微米的小二氧化硅球,而这正是苍蝇喜欢的砂砾度

当他们加入化学物质使糖溶液变得不那么令人愉快时——一种弱酸、咖啡因或适量的盐——微球逆转了苍蝇的厌恶

但在缺少TMEM63的果蝇中没有

在突变果蝇唇瓣中恢复了编码该通道的基因后,动物们重新获得了检测砂砾的能力

“在这项研究之前,还不知道苍蝇甚至可以根据砂砾来辨别食物,”蒙特尔指出

“现在我们发现机械敏感通道是TMEM63,我们已经揭示了这种蛋白质在动物中的一个作用

" TMEM63通道在苍蝇喙末端两个唇瓣中的单个多树突神经元中起作用

神经元感知唇瓣上大多数味觉刚毛的运动

当刷毛与食物颗粒相互作用时轻微移动,它会激活TMEM63通道,该通道刺激将感觉传递给大脑的神经元

因为一个神经元与许多刚毛相连,它可能无法传达单个粒子的位置数据,只能传达一种完形的砂砾感

通过对这些刷毛施加轻微的力——模仿砂粒溶液中的小颗粒的动作——蒙特尔和李可以激活纵向-横向神经元

然而,同样的程序在TMEM63被敲除的果蝇中没有显示出效果

有趣的是,两组动物都能察觉到它们的鬃毛上有更大的力,比如可能是由坚硬或粘稠的食物引起的

蒙特尔的团队先前已经表明,另一个被称为TMC的通道,也在md-L神经元中表达,对于检测这些更大的力是重要的。

TMEM63和TMC都传递食物的结构信息,甚至激活同一个神经元

然而,李和蒙泰尔的研究结果显示,这两个渠道有着截然不同的作用

质地可以提供很多关于食物的信息

它可以指示新鲜或腐败

例如,当水果开始变坏时,它们通常会变成粉状

蒙特尔说:“动物利用所有的感官信息来评估食物的适口性。”

“这不仅包括它的化学成分,还包括颜色、气味、温度和各种质地特征

他解释说:“苍蝇最喜欢的9微米的颗粒大小与它们喜欢的一些食物相对应,比如芽殖酵母和它们喜欢的水果中的颗粒。”

蒙特尔认为TMEM63几乎肯定在动物身上还有许多其他作用

“这种蛋白质在人类中是保守的,”蒙特尔说

“我们不知道它是否在人类的纹理感觉中有作用,但某种机械敏感通道可能有作用

"

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