今日《細胞》：為啥會感覺到冷？科學家們首次找到答案

▎學術經緯/報導

空調房裡吹久了，人知道要給自己加衣服。這個再簡單不過的現象，背後卻有一個非常有趣的問題：我們到底為什麽會感覺到冷？

很難想象，對於這個問題，科學家們竟然一直不知道答案。我們知道寒冷的環境會讓人感到不舒服，也知道皮膚上一定有某種感知“寒冷”的探測器。但這個過程具體是如何發生的，卻是個未解之謎。今日，來自美國密西根大學（University of Michigan）的Shawn Xu教授團隊與華中科技大學的劉劍峰教授團隊聯合在《細胞》雜誌上發表最新研究，向世人首度揭示了背後的秘密。

本研究的兩位通訊作者Shawn Xu教授（左）與劉劍峰教授（圖片來源：美國密西根大學與華中科技大學官網）

在這項研究裡，科學家們的研究對象是一種叫做線蟲（C. elegans）的生物。這種生物的結構較為簡單，生活周期較短，完善的基因組信息也早已為人類所知。因此，它們也成為了科學家們用來研究感知系統的常用生物模型。

“當你站在外邊感受到寒冷時，你就會采取行動，盡快回到溫暖的環境裡，” Shawn Xu教授說道：“線蟲也是一樣。它們感受到寒冷時，就會出現‘避害行為’，離開寒冷的環境。這一點和人很像。”

動物會本能地躲避寒冷環境，但背後的機理卻一直沒有得到闡明（圖片來源：Pixabay）

說來也奇怪。我們已經有了線蟲這樣簡單的生物，也知道“如何感知寒冷”是生物學上的一個未解之謎，但為何那麽多年裡，科學家們一直沒有找到背後的具體機制呢？這支科研團隊指出，這是因為我們找錯了方向！

原來在過去的研究裡，科學家們發現一類基因與感覺有關。因此，他們也拚命在這群基因裡尋找感知寒冷的基因。這樣的做法無疑是有問題的，這就好像在夜晚掉了一枚硬幣，拚命在路燈下尋找一樣。我們在路燈下尋找，並不是因為知道硬幣掉在這裡，而是因為路燈下更亮堂。

在這項研究裡，科學家們決定打開自己的視野，在更廣泛的範圍裡尋找能夠感受寒冷的基因，這一思路的轉變果然取得了成功！在研究了數千個隨機的突變後，他們發現，缺少glr-3基因的線蟲對寒冷的環境沒有反應了，這說明它正是感知寒冷的關鍵。

進一步的分析發現，glr-3基因編碼了一個谷氨酸受體（叫做GLR-3）。在演化上，它在許多生物內都是保守的，這也包括了人類。也就是說，人類體內的這個受體，同樣有很大可能負責“感知寒冷”。為了驗證這個想法，他們分別在斑馬魚、小鼠、以及人類等脊椎動物的基因組裡找到了glr-3基因的遠房親戚，並把它們引入到發生突變，無法感知寒冷的線蟲裡。就像是變魔法一樣，這些線蟲又能感知寒冷了！這個結果也表明，在這些脊椎動物體內找到的谷氨酸受體，也具有類似的功能。

本研究的圖示（圖片來源：參考資料[1]）

有趣的是，在小鼠體內，人們早就發現了這個受體，卻從來沒有把它與感知寒冷聯繫起來。過去，人們只是認為它負責在大腦中傳遞化學信號。誰也沒有想到，它居然還有感知溫度的功能。

“那麽多年以來，人們一直專注這個基因在大腦中的功能。現在，我們發現它還在外周感知系統裡有作用，這令人感到振奮，”Shawn Xu教授說道：“這是自然界中，極少數還沒有得到闡明的感知受體之一。”

參考資料：

[1] Jianke Gong et al., (2019), A Cold-Sensing Receptor Encoded by a Glutamate Receptor Gene, Cell, DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.07.034

[2] This protein is how creatures sense cold, researchers discover, Retrieved August 29, 2019, from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-08/uom-tpi082619.php

《上帝的手術刀》