硬核科普：吃货是怎么进化的？

中国人常说“民以食为天”，忙碌一天之后，能吃上一顿色香味俱全的美食那是再幸福不过的事情了。连汉字的“和”都是由“禾”和“口”组成，口里有了粮食，人便可以悠然度日。

纵观生物界，爱当“吃货”的不仅仅是人类。大到整个动物界，小到微小的细菌，活着都离不开“吃”。

然而，对于低等生物来说，吃本身不是目的，吃是为了活着，然后繁殖，把基因传下去。作为高等动物的人类，活着也可以不为了繁殖，而是做他们认为比繁殖更有意义的事情。

△比如······阅读？

吃货是怎么进化出来的？

动物要进食，首先需要知道哪些东西是身体可以利用的营养物，可以吃；哪些东西没有营养，甚至有毒，不能吃。这样的信息是视觉、听觉和触觉提供不了的，必须通过食物中某些特征性分子的结构来获得。而获得这些特征性分子信息的机制，就是味觉。

△舔一舔，欢乐多

随着不断进化，原始的微生物直接用细胞膜来“品尝”食物，而高等动物是用舌头上的味蕾来感受食物中的分子结构。

今天，这篇硬科普就要为你介绍自然界中千奇百怪的吃货进化图鉴。

01

细菌打滚，是为了混口饭吃！

让我们从生物最基本的形态开始。

学过生物的你们，都听说过原核生物。从原核生物开始，例如细菌就知道向营养物浓度高的方向运动，或者避开有害物质。举个栗子，比如说大肠杆菌可以感知环境中的氨基酸和糖类，而向它们浓度高的方向游动。

△大肠杆菌都在拼命打滚，你还有什么理由不努力

那么，大肠杆菌是怎么知道哪里的水甜的呢？

它是靠“全身”来感知的。在它全身细胞的膜上有感受营养物质的的受体。周围环境没营养的时候，这个分子可以细胞内的另一个分子相互作用，然后驱动大肠杆菌身上的鞭毛，向顺时针方向转动，也就是说让细菌“打滚”翻跟斗，从而接近有营养的水域。

大肠杆菌是单细胞生物，它能够辨别食物分子，也可以看成是最原始的“味觉”。

△美国艺术家设计的各类菌型冰棍儿

但是，低等生物毕竟是低等生物，它们还有很多不完备之处。低等动物都没有神经系统，而我们所说的味觉是一种感觉，不但要有感受食物的结构，更重要的还是这种感受传递到神经中枢里。

比方说，高等动物的大脑，可以对这种感受进行“解读”。是酸是甜？是好吃还是难吃？而这又是经过几亿年才进化出来的。

02

腿也能品尝

昆虫已经有脑，昆虫脑的分区使得昆虫可以对味觉信号和嗅觉信号分开处理。例如味觉信号就是由食道下神经节处理的，味觉感受器主要在口器最前端的唇瓣上，同时也在腿上和翅膀上。

所以昆虫可能是先用腿“尝”，再进一步用嘴“尝”。

△喝水的蝴蝶

典型的昆虫味觉感受器是外皮上空心的毛，毛的顶端有一个开口，内部有数个感觉神经细胞，通过它们的单根神经纤维与外界接触。

例如，腿部的味觉感受器就有四个感觉神经细胞，分别为感受甜味的、感受苦味和高盐的、感受低盐溶液的和感受水的神经纤维。甜味、低盐溶液和水都能够使昆虫的口器伸出，表示昆虫准备进食或喝水，叫伸喙反射，可以作为昆虫对潜在性食物的正面反应。反之，苦味和高盐会使口器缩回，表示昆虫想回避这些物质。

这些感觉神经元表明，昆虫已经有甜、苦、咸等味觉。

△小蜜蜂和菠萝蜜

当然，我们把昆虫对蔗糖的感觉当成是甜味，把昆虫对奎宁和黄连素的感觉定义为苦味，是根据人对这样物质的感觉来定义的。其实，我们并不知道昆虫对这些物质的具体感觉是什么。

但是，昆虫对蔗糖的反应是伸出口器，对奎宁的反应是缩回口器，说明昆虫对蔗糖的感觉是愉悦的，对奎宁的感觉是不愉快的，和人类的反应类似。这也没有什么可奇怪的，因为甜味意味着糖类，是昆虫需要的物质，而苦味多意味着物质有毒，不能进食。

有趣的是，昆虫还有专门对水的味觉受体，而且水能够使昆虫有进食或者饮水的正面伸喙反射，说明水对于昆虫也有可能是一种“味道”，只是我们无法知道在昆虫嘴里，水是什么味道。

03

“辣”原来不是味觉？

进化之路不断前行，哺乳动物的味觉功能主要是口腔中的舌头来执行的。

人舌头表面有许多乳头状的突起，叫舌乳头。与味 觉有关的舌乳头有三种：

在舌尖和两侧的主要为菌状乳头，因为其形状有些像蘑菇。舌头后部的上面有8~12个圆顶样的突起，叫轮廓乳头。舌头后部的两侧各有几个片状突起，形状像树叶，叫叶状乳头。

舌乳头的作用有些像大脑表面的皱褶，可以增加感受味道的表面积。

△舌乳头分布图

上面前三种乳头的表面都含有感觉味道的结构，叫做味蕾，总数有数千个。菌状乳头的味蕾主要在上表面，叶状乳头和轮廓乳头的味蕾主要在侧面。

第四种乳头数量最多，但与味觉无关，其功能是触觉，感受食物的质地，如软、硬、粗、细、脆、绵等，增加动物对食物的感觉。 

每个味蕾含有 50~100个味觉细胞，聚集成球状， 埋在舌头的上皮细胞中。每个味觉细胞在味蕾开口处发出微绒毛，上面有味道感受器。溶解于唾液的外来味觉分子与之结合，触发神经冲动，通过味觉细胞在另一端发出的轴突将味觉信号传输至大脑。

△舌头怎么“尝”味道

哺乳动物的味觉大致可以分为五种：甜、鲜、苦、酸、咸，基本上和过去认为的酸、甜、苦、辣、咸五种味道一致，其中只有一个不一样。

过去被认为是味道之一的辣味，现在已经知道是辣椒素结合于TRPV1受体所引起的感觉。由于TRPV1也可以被42摄氏度或以上的温度激活，所以辣和烫其实是同一种感觉。而且辣椒素在舌头以外的皮肤或黏膜上引起灼烧感，说明它不是味觉。

鲜味过去不被认为是一种味道，但现在被发现是通过与感受甜的受体类似的受体感觉的。而且它在非味觉器官中不被感受到，所以被列为五种味道之一。

《生命通史》

作    者：朱钦士  著