空調(diào)房里吹久了，人知道要給自己加衣服。這個(gè)再簡單不過的現(xiàn)象，背后卻有一個(gè)非常有趣的問題：我們到底為什么會(huì)感覺到冷?

很難想象，對(duì)于這個(gè)問題，科學(xué)家們竟然一直不知道答案。我們知道寒冷的環(huán)境會(huì)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(gè)過程具體是如何發(fā)生的，卻是個(gè)未解之謎。今日，來自美國密西根大學(xué)(University of Michigan)的Shawn Xu教授團(tuán)隊(duì)與華中科技大學(xué)的劉劍峰教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合在《細(xì)胞》雜志上發(fā)表最新研究，向世人首度揭示了背后的秘密。

▲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(xué)與華中科技大學(xué)官網(wǎng))

在這項(xiàng)研究里，科學(xué)家們的研究對(duì)象是一種叫做線蟲(C。 elegans)的生物。這種生物的結(jié)構(gòu)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(xué)家們用來研究感知系統(tǒng)的常用生物模型。

“當(dāng)你站在外邊感受到寒冷時(shí)，你就會(huì)采取行動(dòng)，盡快回到溫暖的環(huán)境里，” Shawn Xu教授說道：“線蟲也是一樣。它們感受到寒冷時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)‘避害行為’，離開寒冷的環(huán)境。這一點(diǎn)和人很像。”

▲動(dòng)物會(huì)本能地躲避寒冷環(huán)境，但背后的機(jī)理卻一直沒有得到闡明(圖片來源：Pixabay)

說來也奇怪。我們已經(jīng)有了線蟲這樣簡單的生物，也知道“如何感知寒冷”是生物學(xué)上的一個(gè)未解之謎，但為何那么多年里，科學(xué)家們一直沒有找到背后的具體機(jī)制呢?這支科研團(tuán)隊(duì)指出，這是因?yàn)槲覀冋义e(cuò)了方向!

原來在過去的研究里，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)一類基因與感覺有關(guān)。因此，他們也拼命在這群基因里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，拼命在路燈下尋找一樣。我們?cè)诼窡粝聦ふ?，并不是因?yàn)橹烙矌诺粼谶@里，而是因?yàn)槁窡粝赂撂谩?/p>

在這項(xiàng)研究里，科學(xué)家們決定打開自己的視野，在更廣泛的范圍里尋找能夠感受寒冷的基因，這一思路的轉(zhuǎn)變果然取得了成功!在研究了數(shù)千個(gè)隨機(jī)的突變后，他們發(fā)現(xiàn)，缺少glr-3基因的線蟲對(duì)寒冷的環(huán)境沒有反應(yīng)了，這說明它正是感知寒冷的關(guān)鍵。

進(jìn)一步的分析發(fā)現(xiàn)，glr-3基因編碼了一個(gè)谷氨酸受體(叫做GLR-3)。在演化上，它在許多生物內(nèi)都是保守的，這也包括了人類。也就是說，人類體內(nèi)的這個(gè)受體，同樣有很大可能負(fù)責(zé)“感知寒冷”。為了驗(yàn)證這個(gè)想法，他們分別在斑馬魚、小鼠、以及人類等脊椎動(dòng)物的基因組里找到了glr-3基因的遠(yuǎn)房親戚，并把它們引入到發(fā)生突變，無法感知寒冷的線蟲里。就像是變魔法一樣，這些線蟲又能感知寒冷了!這個(gè)結(jié)果也表明，在這些脊椎動(dòng)物體內(nèi)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(nèi)，人們?cè)缇桶l(fā)現(xiàn)了這個(gè)受體，卻從來沒有把它與感知寒冷聯(lián)系起來。過去，人們只是認(rèn)為它負(fù)責(zé)在大腦中傳遞化學(xué)信號(hào)。誰也沒有想到，它居然還有感知溫度的功能。

“那么多年以來，人們一直專注這個(gè)基因在大腦中的功能。現(xiàn)在，我們發(fā)現(xiàn)它還在外周感知系統(tǒng)里有作用，這令人感到振奮，”Shawn Xu教授說道：“這是自然界中，極少數(shù)還沒有得到闡明的感知受體之一。”