本文来自微信公众号：原理（ID：principia1687），作者：原原，原文标题：《2021诺奖 | 我们如何感知世界？》，头图来自：视觉中国
一
我们对热、冷和触觉的感知能力对生存至关重要，这些感知巩固了我们与周围世界的互动。或许我们早已将这些感受视作理所当然，但在分子水平上，我们对躯体感觉了解不深——神经冲动是如何产生的，从而使温度和压力可以被感知？
获得了2021年诺贝尔奖生理学或医学奖的两位科学家，戴维·朱利叶斯（David Julius）和阿代姆·帕塔博蒂安（Ardem Patapoutian），已经帮助我们解决了这个问题。
三
提到辣的东西，我们都会有一种“热”的感觉，红辣椒会让你嘴巴感觉灼烧，吃完辣椒第二天“身体末端”很有可能也会经历火辣辣地疼。神奇的是，还有一些东西会让我们觉得“冷”，比如薄荷。
辣椒中的辣味来自一种叫辣椒素的物质。早先，一些科学研究表明，在辣椒素和高温的刺激下，一部分感觉神经元变得活跃。然而，关于其作用的具体机制一直存在争议。直到1997年，朱利叶斯在感受疼痛的神经元上识别出了受体分子TRPV1，并证明它能被高温和辣椒素激活，才揭开了答案。而这也解释了辣总是和热联系在一起的原因。
TRPV1属于一个离子通道家族，它位于细胞膜上，一旦激活就会打开，让带电离子（如钠和钙）流入细胞。它广泛地分布在我们身上，这就是为什么辛辣的食物在进出身体的过程中都会带来灼热的感觉。
TRPV1是第一个在脊椎动物身上被确认生理功能的TRP通道，可以说是理解触觉和痛觉的分子基础的一个里程碑，让我们认识到物理力激活神经元的机制。
随后，TRP通道在温度感知中的作用得到进一步确认。朱利叶斯和帕塔博蒂安分别独立确认了TRPM8是一种会对薄荷醇和寒冷产生反应的分子。现在越来越多发现表明，TRP家族在进化史上是一个非常古老的体系。人们也认识了更多家族成员，包括“芥末感受器”TRPA1、会被百里香等香料激活的TRPA3等等。
朱利叶斯的进一步研究还揭示了，TRPV1对炎症过程中产生的化学物质很敏感，与炎症相关的疼痛敏感反应有关，这为癌症疼痛和其他疾病的治疗开辟了新的潜在途径。
四
然而，帕塔博蒂安在开始思考我们如何感受外部环境刺激时，他选择了一个不同的研究方向。
2010年，他的团队发现了两个新的离子通道，它们会被机械压力（用细棒轻轻戳）激活，产生电活动。这两个离子通道被命名为PIEZO1和PIEZO2。这个名字来自希腊语中的“piezi”，意为“压力”。
这项突破同样开启了一片全新的领域。在感觉神经元和其他细胞上发现的PIEZO1和PIEZO2，引领了大量新研究，让人们逐渐认识这些离子通道在触觉、疼痛、血压调节和本体感觉等各方面压力感知中的作用。
其中或许最令人感到新奇的要数与本体感觉相关的研究。本体感觉是指我们感知身体在空间中位置的能力。这种感觉让我们能够站立和行走，甚至闭上眼睛或蒙上眼睛后依旧能行走自如，它依赖的是那些向大脑发出肌肉伸展信号的神经元。
帕塔博蒂安的团队和其他研究已经证明，PIEZO2是本体感觉相关的关键分子。有研究称，罕见的PIEZO2缺乏的人，在黑暗中站立和行走都有困难。帕塔博蒂安更近期的研究，在人类遗传学和小鼠模型上已经证明，PIEZO1在控制红细胞体积中会发挥作用。他发现了一种PIEZO1基因的变异，似乎可以防止疟原虫感染。
帕塔博蒂安在接受采访时曾表示，他的研究生涯中也曾经历过很长一段时间进展缓慢的阶段，他甚至曾经想过转行。但幸好他坚持了下来。“这是一段非常迷人的旅程，PIEZO带我们从生物学和病理生理学出发，接下来又会带着我们前往新的未知的领域。”
参考资料：
https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2021/summary/
http://kavliprize.org/prizes-and-laureates/prizes/2020-kavli-prize-neuroscience
乔纳森·西尔弗顿，《与达尔文共进晚餐》
本文来自微信公众号：原理（ID：principia1687），作者：原原