图片来源：Unsplash

想要判断一样东西好不好吃，最直接（也最危险）的方法就是放进嘴里尝尝，让味觉告诉我们答案。但有时，味觉中隐藏的信息可能远远超出你的意料。

当我们尽情品尝现代食物的美妙滋味时，可能不会想到，对人类祖先来说，味觉是一项攸关生死的重要体验。

动物拥有五种主要的味觉：酸甜苦咸鲜。在人类还不会往食物包装上印刷配料表的时候，味觉就担任了分析食物成分的任务：甜代表糖分和高热量，咸代表人体必要的无机盐，鲜对应着与蛋白质有关的营养成分，苦则是对潜在毒性的警告。

唯独酸味的作用，在科学家眼中成了谜。我们既不知道它是如何演化而来，也不能确定它为什么在人体内保存了下来——总不能是为了吃饺子蘸醋吧。

酸味的特殊之处

酸味的特殊，从感知过程就和其他味道不一样。

我们的舌头上分布着许多味蕾（taste bud），每个味蕾中分布着百余个味觉细胞。这些细胞感知食物中的各种味道，把这些信号传送到大脑的味觉皮层，这样我们就尝到了味道。

味觉细胞之所以能感受到味觉物质，还要归功于细胞膜上存在的味觉受体。当我们品尝食物时，实际上是在感受食物中的化学物质。当特定的化学物质与特定的味觉受体结合，就会启动味觉信号，告诉大脑这是什么味道。

不过，不同的味道产生味觉信号的机制并不相同，甜、苦和鲜是由味觉受体蛋白被激活后，进行信号传导，触发下游的级联信号通路产生的。然而咸和酸却不一样，它们是直接由离子通道介导的（离子在细胞膜内外的流动）。

研究者曾陆续发现了甜味、苦味、鲜味和咸味的味觉受体，却迟迟找不到酸味的感知机制。直到2019年，《细胞》（）和《当代生物学》（）发表的两篇论文才终于在小鼠体内锁定了舌头酸味受体中的一个离子通道——otopetrin-1（OTOP1）。当我们吃到某种呈酸性的物质，OTOP1受体会允许氢离子跨膜进入味觉受体细胞，从而检测出食物的酸味。

然而即使在了解到一部分酸味的感知机制后，我们依然难以复原酸味味觉的演化历程。对于其他的味觉系统，通过分析味觉受体蛋白对应的遗传基因信息，就可以根据基因突变来了解对应味觉的演化。

然而这个方法对酸味味觉却不适用，这是因为编码OTOP1的基因表达非常广泛，除了感知酸味，OTOP1对于内耳也具有至关重要的作用，它会影响耳石的形成过程。OTOP1上的一些突变可能并不会改变酸味味觉，却会导致某些前庭疾病。

这样一来，即使在物种或种群之间发现了OTOP1的差异，也很难确定这种差异是不是来自与酸味相关的自然选择。

图片来源：Unsplash

酸味的起源

不过，这并不意味着酸味味觉演化的线索就此断掉了。2022年2月，美国北卡罗来纳州立大学的生态学家和和作者一起，广泛调查了不同物种对酸味的感知能力，试图重建酸味味觉的演化历程。相关研究发表于《英国皇家学会会刊B》（）。

经历了漫长演化，今天大部分动物都丢失了（或丢失过）某种味觉。海豚似乎只能尝到咸味，而猫尝不出甜味。因此，研究者起初自然地认为，酸味味觉应该也一样，在演化的长河中被丢失了许多次。

然而，研究者测试了大约60个物种，从鱼类、两栖类到鸟类、哺乳类，所有被测试的物种都呈现出了感知酸味的能力。在这些动物中，猪和灵长类动物似乎还会格外偏好酸味食物，例如野猪会格外喜欢发酵的玉米，而大猩猩则对某些姜科的酸味果实情有独钟。

研究者只能通过推测，来猜想那些最早的脊椎动物是如何演化出酸味味觉的。好在，现生鱼类为此提供了线索。鱼类的大部分味蕾，都不在嘴里，而是分布在脸上、身上、胡须上。对于水生生物来说，水体中溶解的二氧化碳会影响水体的酸碱度，这些变化对鱼类来说非常危险。因此，如果能用身体表面“品尝”水体的酸度，对生存非常重要。

事实上，研究者已经发现，与酸味受体OTOP1相关的基因广泛存在于脊椎动物和无脊椎动物中，因此“几乎可以肯定存在于第一个具有味蕾的脊椎动物中”。这说明，最早的脊椎动物可能已经具备检测酸性物质的能力。换句话说，感知酸味的能力，至少与脊椎动物一样古老了。

不同物种感知酸味的能力，紫色指不喜欢酸味，绿色指喜欢酸味，白色指不清楚对酸味的喜好（图片来源：原论文）

偏爱酸味

人类和其他物种对于酸味的偏爱，或许也是一种生存策略。人类和许多猿类已经失去了在体内合成维生素C的能力，而酸味或许也像其他味觉一样，发挥了提醒食物成分的作用——这里可能有很多维生素C。

另一种可能的猜测是，对于许多灵长类动物来说，腐烂的动物或植物是他们食物中重要的组成部分。而判断这些腐烂食物是否安全的方法之一，或许就是看它们是否呈酸性——酸性代表食物中富含乳酸菌或醋酸菌，它们分泌的酸会杀死有害细菌。

无论出于怎样的原因，一旦出现了对酸性食物的喜爱，尤其是结合了对鲜味的偏好时，我们的祖先就可能开始尝试控制腐烂，来产生更美味的结果——如今，我们称之为“发酵”。

或许下次吃饺子的时候，你可以更用心地体会一下，脊椎动物数亿年间的演化赋予人类的成果——酸味味觉。

封面来源：Unsplash

参考链接：

https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S009286741930950X

https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(19)31161-3

https://www.science.org/content/article/pucker-why-humans-evolved-taste-sour-foods

https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspb.2021.1918

转载内容仅代表作者观点

不代表中科院物理所立场

如需转载请联系原公众号

来源：环球科学

编辑：TT