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出品：科普中國
製作：李雷
監製：中國科學院計算機網路資訊中心
辣椒為啥讓人感覺熱？薄荷為啥讓人覺得涼？
到底是科學還是個人的錯覺呢？獲得了2021年諾貝爾獎生理學或醫學獎的兩位科學家，戴維·朱利葉斯（David Julius）和阿代姆·帕塔博蒂安（Ardem Patapoutian），給了你答案：
你的感覺是沒錯的。
2021年諾貝爾生理學或醫學獎得主：戴維·朱利葉斯（David Julius）和阿爾代姆·帕塔普蒂安（Ardem Patapoutian）（圖片來源：諾獎官網）
辣椒和薄荷，對應著不同的“感受器”
辣椒讓人發熱，這是自從辣椒發現就眾所周知的。可是辣椒為什麼會讓人發熱呢？
早期科學家告訴你，這是因為，辣椒，並不是味覺，而是痛覺，這種痛覺會讓人體發熱。不過，人體到底是如何感受到辣椒這種痛覺呢？要知道，辣椒可不是像針刺那樣明顯會刺激到我們的神經。
於是加州大學舊金山分校的David Julius決定去探究一下辣椒到底是怎麼讓人感受到疼痛的。當然，他肯定不能用辣椒直接研究了，而是用辣椒裡的關鍵成分：辣椒素進行研究。
不過，這個時候，一個問題出現了：
很多細胞是沒有“痛覺”的，你必須選擇能夠感受“痛覺”的細胞，最終，他們找到了感覺神經元，這是一種專門用來感知的神經元。
接下來，就是研究到底辣椒素是如何讓感覺神經元識別的。這就涉及到了基因。
人體中的基因太多了，想確定到底是什麼基因發揮作用太難了，於是他們決定採用“大資料”來篩選。
這裡的“大資料”是生物學上的基因文庫，就是包含了數百萬基因片段的一個混合體。然後他們把這些片段對應的基因在感覺神經元中表達，也就是讓這些基因發揮作用。接下來就看哪個基因可以對辣椒素有反應了。
經過一系列嘗試，科學家最終發現了一個可以對辣椒素有反應的基因，這是一個新的發現，最後命名為TRPV1，這也是一個新鑑定出來的離子通道蛋白基因。
（圖片來源：參考文獻）
而值得一提的是，這個痛覺受體，竟然是和溫度有關，相當於一個頂倆，這就有意思了。
這就解釋了為什麼吃辣椒感覺又熱又痛的原因了：我們吃下辣椒，辣椒裡面的辣椒素可以引發人體的TRPV1來觸動痛覺，而這種痛覺還和溫度有關，所以就有了又熱又痛的感覺了。
既然如此，那麼，有人一定會問，那些清涼的食物呢？
於是科學家們用常見的薄荷開始了進一步的研究。無論是薄荷味的牙膏、冷飲還是口香糖，給我們的感覺都是涼的。不過，科學研究上使用的關鍵物質是薄荷醇。
採取類似的研究辦法，研究人員果然發現了新東西，那就是 TRPM8，這是被證明可以被寒冷啟用的受體，這個研究是Julius和Patapoutian分別獨立研究的，他倆也是今年兩位諾獎得主。
用一張圖來彙總：
（圖片來源：諾獎官網）
可以說，整個研究，發現了人體是如何感受到溫度和觸覺（也就是痛覺這種典型觸覺），他們是有一系列受體來進行。
除了溫度感覺，機械感覺怎麼感知？
當然，有了溫度感覺，可是，機械感覺呢？要知道，機械感覺那才是最早的最廣泛的觸覺啊，比如擁抱、觸控等都是機械感。
於是今年諾獎的得主之一Patapoutian在研究完薄荷後轉身就去研究機械感覺了。
他們開發了一套細胞體系，這體系的特點就是刺激一個細胞，細胞會發出電訊號，而接下來可以對電訊號進行檢測。
（圖片來源：諾獎官網）
接下來，他們篩選出了72個候選基因，經過一一排除，最後找到了一個新的感受機械壓力的通道蛋白Piezo，這個詞來源於古希臘語壓力(píesi)。
（圖片來源：諾獎官網）
這次諾獎的內容可以用一張圖來統一彙總：
溫度/熱痛覺是和TRPV1有關，觸覺刺痛是和PIEZO2有關，它們都是人體感受器的一部分。
（圖片來源：諾獎官網）
為什麼他們能夠獲得諾獎？
可能有人會好奇，這東西不是很早就知道了嘛，笛卡爾就思考過人是如何感受熱量的。中學生物書上也有反射弧這一概念，大致路線是：感受器-傳入神經-神經中樞-傳出神經-效應器。為什麼他們的研究還能夠獲得諾獎？
其實，問題就在這裡，上圖是一個很粗略的過程，其中涉及到了很多細節問題，其中典型的就是感受器。
以手為例，手上可是沒有味覺受體的，它是沒法感受到味道的，但是手為何能感受到辣椒的火辣感覺呢？到底是什麼東西觸發了手的感覺，產生了神經電流呢？這就是這次諾獎得主研究的內容。
諾獎委員會指出，這兩位諾獎得主在TRPV1、TRPM8、以及Piezo通道上的突破性貢獻，不僅讓我們知道人體如何感知冷熱，感知觸覺，從而理解身邊的世界，後續的研究還為我們帶來了更多生理上的洞見，也被用於開發多種治療疾病的藥物，實實在在將科學轉化為了造福病患的工具。
參考文獻：
Zagotta, William N., et al.“Measuring distances between TRPV1 and the plasma membrane using a noncanonical amino acid and transition metal ion FRET.” Journal of General Physiology 147.2 (2016): 201-216.
