填补诺奖空白，科学家发现人类如何感知寒冷

本文来自微信公众号：SF 中文 （ID：kexuejiaodian），作者：SF

感觉冷是我们在日常生活中再司空见惯不过的一件事了，可让我们万万想不到的是，走在科学前沿的科学家们对我们是如何感受寒冷的一无所知。

20 多年来，科学家对人类感受寒冷的研究也不是没有丝毫进展。美国生理学家戴维・朱利叶斯（David Julius）发现了人类感受 15℃以内低温的感受器 —— 上世纪 90 年代，正是朱利叶斯教授发现了人类的热感受器，他也凭借这两项研究成果获得了 2021 年诺贝尔生理学或医学奖。

不过，对于 0℃左右以及 0℃以下的我们称之为“寒冷”的温度，人类是如何感知的，科学家始终没有找到答案。其实这样的温度才是我们在寒冷的冬季更容易体验到的温度，也是更能对我们造成伤害的温度。

感受寒冷的秘密：千呼万唤始出来

2019 年，密歇根大学的研究团队就在秀丽隐杆线虫中发现了一个冷感受器蛋白 GLR-3。因为编码秀丽隐杆线虫蛋白的基因在很多物种中保持了演化的保守性，也就是说，在其他很多物种中，相关基因的位点和功能与在秀丽隐杆线虫中基本没有变化。

那么，密歇根大学的研究人员就设想，是不是编码 GLR-3 蛋白的基因在人类和其他哺乳动物中的对应基因也发挥同样的作用呢。

为此，他们对缺少 GluK2 基因（编码 GluK2 蛋白的基因，是编码 GLR-3 蛋白基因的同源基因）的小鼠进行了测试。由于小鼠缺少 GluK2 基因，因此无法编码生成 GluK2 蛋白。研究人员在不同的温度条件下，对小鼠的行为反应做了测试。他们发现，小鼠在热、温、低温的温度条件下，行为反应正常，但对“寒冷”没有任何反应。可以说，GluK2 蛋白就是小鼠感受寒冷的温度感受器。

“感冷蛋白”如何感受寒冷？

通过小鼠实验，研究人员发现了哺乳动物中感受寒冷的温度感受器，那哺乳动物，包括人类到底是如何通过它感受寒冷的呢？

我们已经知道，GluK2 蛋白主要存在于大脑神经细胞，但它们在周围神经细胞，比如遍布皮肤的神经细胞中也有分布。通过一系列实验，研究人员发现 GluK2 蛋白在周围神经系统的作用与在大脑神经细胞中完全不同，它们在周围神经系统对温度比较敏感，成为了一种温度感受器。

“现在我们知道，这种蛋白在周围神经系统中会发挥完全不同的作用。它会感受温度刺激而不是接受化学信号的刺激。”这项研究的通讯作者之一、密歇根大学的分子生物学、细胞生物学和发育生物学教授段博表示。

研究人员认为，GluK2 蛋白在演化树中可能有十分古老的亲戚，这些亲戚可以追溯至早期的单细胞生命，比如细菌。对于细菌来说，要想在早期地球严苛的环境中生存，必须具有感受温度的能力，因此 GluK2 蛋白的亲戚在细菌中是很必要，在当时它们可能就发挥着温度感受器的作用。后来随着演化，生物演化出各种复杂的感觉器官乃至形成了神经系统，而 GluK2 蛋白作为早期亲戚的后裔继承了先辈最古老的功能 —— 感受温度。

可以说，这项近期发表于《自然-神经科学》（Nature Neuroscience）的研究填补了诺贝尔奖得主朱利叶斯的研究空白，我们不仅知道了我们是如何感知热，怎么感知低温，就连对我们伤害最大的寒冷是如何被感知的这个困扰科学家许久的谜团也被解开了。

参考文献：

• The kainate receptor GluK2 mediates cold sensing in mice | Nature Neuroscience

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