素材：用高中知識來理解今年的諾貝爾獎

用高中知識來理解今年的諾貝爾獎首先今年的主線應(yīng)該是溫度感受器的分子機制的發(fā)現(xiàn)，因為兩位諾貝爾獎得主都有參與，而壓力感受器應(yīng)為支線，只有Patapoutian參與。

主線——溫度感受器

溫度的感覺是一種神經(jīng)反射，感覺是在大腦皮層里產(chǎn)生的（這里是重點，考試易錯點），而最初則是感受器首先產(chǎn)生的神經(jīng)沖動的傳導(dǎo)，反射的基礎(chǔ)則是反射弧，中學(xué)生物書反射弧概念是：感受器-傳入神經(jīng)-神經(jīng)中樞-傳出神經(jīng)-效應(yīng)器，如下圖：而其中體溫調(diào)節(jié)也是相當(dāng)?shù)闹匾?，其中溫覺感受器和冷覺感受器也是非常重要的，如下圖：當(dāng)然很多同學(xué)對于為什么要區(qū)分冷覺和溫覺感受器多少有一些迷惑，而今年諾貝爾則很好的說明了，冷覺和溫覺感受器它們兩個并不是一回事，或者說是作用的結(jié)構(gòu)和機制是不同的：

熱覺（溫覺）——與辣椒

辣椒讓人發(fā)熱，這是自從辣椒發(fā)現(xiàn)就眾所周知的?？墒抢苯窞槭裁磿屓税l(fā)熱呢？早期科學(xué)家發(fā)現(xiàn)：辣椒發(fā)熱，并不是味覺，而是痛覺，這種痛覺會讓人體發(fā)熱。但是，辣椒并不是像針刺那樣明顯會刺激到我們的神經(jīng)。人體到底是如何感受到辣椒這種痛覺呢？于是加州大學(xué)舊金山分校的DavidJulius決定去探究一下辣椒到底是怎么讓人感受到疼痛的。當(dāng)然，辣椒不能整個的被用于直接研究，他們選擇用辣椒里的關(guān)鍵成分：辣椒素進行研究。而這個時候，一個問題又出現(xiàn)了：很多細胞是沒有“痛覺”的，你必須選擇能夠感受“痛覺”的細胞，最終，他們找到了感覺神經(jīng)元，這是一種專門用來感知的神經(jīng)元。接下來，就是研究到底辣椒素是如何讓感覺神經(jīng)元識別的。這就涉及到了基因。人體中的基因太多了，想確定到底是什么基因發(fā)揮作用太難了，于是他們決定采用“大數(shù)據(jù)”來篩選。這里的“大數(shù)據(jù)”是生物學(xué)上的基因文庫，就是包含了數(shù)百萬基因片段的一個混合體。然后他們把這些片段對應(yīng)的基因在感覺神經(jīng)元中表達，也就是讓這些基因發(fā)揮作用。接下來就看哪個基因可以對辣椒素有反應(yīng)了。經(jīng)過一系列嘗試，科學(xué)家最終發(fā)現(xiàn)了一個可以對辣椒素有反應(yīng)的基因，這是一個新的發(fā)現(xiàn)，最后命名為TRPV1，這也是一個新鑒定出來的離子通道蛋白基因。而值得一提的是，這個痛覺受體，竟然是和溫度有關(guān)，相當(dāng)于一個頂倆，這就有意思了。這就解釋了為什么吃辣椒感覺又熱又痛的原因了：我們吃下辣椒，辣椒里面的辣椒素可以引發(fā)人體的TRPV1來觸動痛覺，而這種痛覺還和熱覺有關(guān)，所以就有了又熱又痛的感覺了。當(dāng)然有的同學(xué)還會問那么熱的時候會不會也感覺到痛呢？關(guān)于這個問題可以自己進行腦補。冷覺感受器——與薄荷

當(dāng)科學(xué)家已經(jīng)意外的知道了熱覺的產(chǎn)生機制，自然就會想到冷覺是不是也是一樣的機制：采取類似的研究辦法，科學(xué)家們用常見的薄荷開始了進一步的研究，同樣，科學(xué)家研究使用的依然是薄荷的關(guān)鍵物質(zhì)—薄荷醇。研究人員果不其然的就發(fā)現(xiàn)了新東西——TRPM8，是證明可以被寒冷激活的受體，這個研究是Julius和Patapoutian分別獨立研究的，他倆也是今年兩位諾獎得主。他們研究的大體思路，可用下面一張圖來匯總：可以說，整個研究，發(fā)現(xiàn)了人體是如何感受到溫度和觸覺（也就是痛覺這種典型觸覺），他們是有一系列受體來進行。

至此也證明了溫度調(diào)節(jié)當(dāng)中的溫覺感受器與冷覺感受器是不一樣的，因此大家一定要注意。支線——壓力感受

今年諾獎的得主之一Patapoutian在研究完薄荷后轉(zhuǎn)身又去研究了機械感覺。比如擁抱：（圖片來源：諾獎官網(wǎng)）他們開發(fā)了一套細胞體系，這體系的特點就是刺激一個細胞，細胞會發(fā)出電信號，而接下來可以對電信號進行檢測接下來，他們篩選出了72個候選基因，經(jīng)過一一排除，最后找到了一個新的感受機械壓力的通道蛋白Piezo?？偨Y(jié)：溫度/痛覺是和TRPV1有關(guān)，觸覺刺痛是和PIZEO2有關(guān)，它們都是人體感受器的一部分。諾獎委員會指出，這兩位諾獎得主在TRPV1、TRPM8、以及Piezo通道上的突破性貢獻，不僅讓我們知道人體如何感知冷熱，感知觸覺，從而理解身邊的世界，后續(xù)的研究還為我們帶來了更多生理上的洞見，也被用于開發(fā)多種治療疾病的藥物，實實在在將科學(xué)轉(zhuǎn)化為了造福病患的工具。等到這些科學(xué)家做出突破性發(fā)現(xiàn)之后，人們意識到這些受體在人體內(nèi)是如此豐富，參與到了眾多的生理活動之中——比如水喝多了就要上廁所，憋尿的感覺正是來自感知壓力的PIEZO2受體；而會被辣椒素激活的TRPV1受體，同樣也能感知毒素或是高溫，是重要的鎮(zhèn)痛靶點。Patapoutian教授還舉了一些例子：血液中的紅細胞能感知壓力，變換自己的體積；或是免疫細胞上的相關(guān)受體能調(diào)節(jié)血液中的鐵含量。在闡明這些受體之前，沒人能想到它們還有這樣的功能。

同樣的，研究過程也更加的提醒了我們保護生物多樣性以及環(huán)境的重要性，尤其是辣椒和薄荷中由潛在價值轉(zhuǎn)換為直接價值的意義：這兩名科學(xué)家在研究時用到了辣椒素和薄荷醇，這些來自植物的化學(xué)物質(zhì)，成為了理解人類本身的重要工具。Julius教授還提到，阿司匹林與嗎啡，同樣是來自植物。

在聊到自己的發(fā)現(xiàn)，兩名科學(xué)家都提到了非常有意思的一點：無論是感知觸覺，還是感知溫度，人們都已經(jīng)習(xí)以為常，并不覺得這些感覺有什么奇怪。但在生物學(xué)家眼里，這卻是非常重要的問題。如果沒有觸覺，我們的腳