最为广受关注,但所知又甚少的行为变化现象就是饮食经验可以改变口味偏好。这一点对于生存至关重要,因为从昆虫到人类,所有动物都必须对变化的食物环境做出相应的改变。口味的变化在人类社会可谓众所周知。比如,远东地区和西方国家的人们就有不同的口味偏好。从一种文化迁移到另一种文化的个体通常得学会接受当地的食物,即使其中有一些是原本反感的食物。
利用果蝇(黑腹果蝇)作为动物模型,研究人员揭开了动物如何更改他们口味偏好的机制。“这项研究源于试图了解动物是如何学会喜欢他们之前不喜欢的食物。”Montell说,“我们想了解口味偏好,因为这是所有动物都普遍存在的一种行为。”
研究人员专注于樟脑这个令人反感但安全的食品添加剂。长久以来,樟脑一直被用作许多甜点的主要调味成分,其中包括冰淇淋。他们发现,如果长期给果蝇喂食樟脑饮食,它们就会开始学会食用包含樟脑的食物。而同样对于令人反感的有毒促味剂(比如奎宁和马钱子碱),结果就并非如此。
上图显示的是味觉受体神经元膜上的TRPL通道,它已被樟脑激活(图中球棍模型)。三角型的双极味觉神经元的树突正与樟脑触碰。蓝色细胞质中的绿环代表TRPL通道。
这种改变通过一种机制发生,这种机制涉及到动物外围味觉感受器神经元(GRNs)的改变,而这种改变发生在一种叫做感觉器的毛发状结构中。特别重要的是,Montell团队明确了味觉可塑性的细胞和分子基础。
长期喂养樟脑(对于大约只能存活两个月的果蝇来说,这只是几天而已)导致果蝇瞬时性受体电位(TRPL)通道的减少,这是一个直接被樟脑激活的通道,通过该通道可以使离子(如钙)进入细胞。对人类而言,这种改变意味着反复食用不喜欢的食物超过几个星期或几个月的时间可能会导致我们最终接受这种食品。
果蝇对樟脑厌恶程度的下降是通过一种机制发生的。这是一种涉及到TRPL蛋白质被E3泛素连接酶(一种降解特定蛋白质基质的酶)或Ube3a酶降解的机制。随着TRPL的减少,突触连接也有下降,但这还不足以导致口味的适应。“我们不知道什么激活了Ube3a(E3泛素连接酶),但可以推测,它由钙调节的。”Montell说,“我们认为这是由TRPL水平下降和突触连接减少的共同作用而导致了行为的改变。”
“我们不仅发现泛素化很重要并且会导致降解,而且我们也发现,突变的Ube3a会阻止味觉的可塑性。”他继续说,“这是因为当缺乏Ube3a时,TRPL没有泛素化所以无法降解。 这强调了TRPL水平的下降构成了这种机制的基础。”
一个有趣的现象是接受樟脑作为一种食品添加剂的过程是可逆的。当果蝇回归到长期无樟脑喂养状态时,原来因为TRPL和突触连接的减少而有着较高樟脑接受度的情况会发生逆转。
Montell和他的团队推测,由于樟脑增加了TRPL的活性从而使钙离子得以流入,这导致了通道内泛素化程度的增强。 “那么泛素化连接酶本身可能会以某种方式激活,”他说,“对于这个机制的了解是未来研究的一个问题。”
这些研究结果不仅显示了动物的饮食如何改变口味喜好的分子和细胞控制途径,也揭示了其他动物(包括哺乳类动物)饮食习惯诱发口味偏好变化的一般神经机制。 “我们的工作增加了一种可能性,即由于长期喂养某种特定食物导致的味觉受体细胞发生了可逆性的变化。这种可能性有助于研究在人类身上发生的类似现象。”Montell总结说,“如果我们能够真正很好地理解这一点,终有一天能够在食品工业得到应用。”
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