不同于其他灵长类动物，人类不生吃昆虫的原因

一项研究表明，编码T1R1/T1R3味觉受体的基因发生突变，使得依赖昆虫蛋白质的灵长类动物转变为吃树叶和水果的动物。

　　

大多数人喜欢鲜味，当一种名为T1R1/T1R3的味觉受体感知到谷氨酸氨基酸时，就会感受到鲜味。然而，在其他一些哺乳动物中，比如老鼠，这种受体对谷氨酸就不那么敏感了。在8月26日发表于《当代生物学》(Current Biology)的一项新研究中，研究人员揭示了这种差异的分子基础。他们表明，这种受体在人类和其他一些灵长类动物中进化了，它们不再主要结合昆虫中常见的游离核苷酸，而是优先结合树叶中丰富的谷氨酸。作者认为，这种变化促进了这些灵长类动物向植物性饮食的重大进化转变。

德国马克斯·普朗克鸟类研究所(Max Planck Institute for Ornithology)的感官生物学家莫德·鲍德温(Maude Baldwin)说:“关于鲜味的进化，总是会出现这样一个问题:在人类体内，我们的受体只与谷氨酸调节，而我们从来没有一个很好的答案。”她没有参与这项新研究，但在2014年与Yasuka Toda合著了一项研究，该研究表明，T1R1/T1R3受体对蜂鸟的甜味负责。Yasuka Toda是这篇新论文的合著者。在新的研究中,作者发现“这狭窄的调优已经进化收敛多次[和]开卷有关,”她说,本文称为“这是一项标志性的、了不起的研究，它将成为一个教科书上的例子，说明味觉进化如何与饮食相关，以及如何以严格、全面的方式解决这类问题。”

2011年，当时在东京大学(University of Tokyo)工作、现在领导日本明治大学(Meiji University)一个研究小组的Toda和东京大学(University of Tokyo)的Takumi Misaka开发了一种策略，利用培养的细胞分析味觉感受器的功能。他们利用这项技术梳理出人类T1R1/T1R3与小鼠不同的部分，从而形成了人类受体中谷氨酸的高度敏感性，这项工作于2013年发表。

为了利用树叶作为一种新的蛋白质来源，大型灵长类动物(包括人类)的祖先进化出了鲜味感受器，作为谷氨酸的感受器。

——明治大学Yasuka Toda

作为该项目的一部分，Toda和Misaka还与日本北海道大学(Hokkaido University)的小组负责人Takashi Hayakawa和京都大学(Kyoto University)的生物学家Hiroo Imai建立了合作关系。Hayakawa和Imai都隶属于京都大学灵长类研究所，因此在非人灵长类动物生物学方面有专长，并能获得基因组DNA以进行进一步的受体比较。在2013年的研究中，该团队发现，在三种非人类灵长类动物——松鼠猴(Saimiri boliviensis)、狒狒(Papio hamadryas)和猕猴(Macaca nemestrina)中，只有松鼠猴T1R1/T1R3对谷氨酸的敏感性非常低，就像小鼠T1R1/T1R3一样。“因此，我们假设谷氨酸味觉感知是在灵长类进化过程中获得的，”Toda写道。

在最新的当代生物学研究中，Toda和他的同事验证了这个假设。首先，他们使用Toda的细胞培养策略对17种灵长类动物的T1R1/T1R3受体的谷氨酸敏感性进行了比较。除了四种非人类灵长类动物——狨(Callithrix jacchus)、眼镜猴(Carlito syrichta)、松鼠猴和婴猴(Otolemur crassaudatus)——的受体都对谷氨酸敏感，这四个物种主要依靠昆虫提供蛋白质。相比之下，人类和大猩猩的受体对游离核苷酸肌苷单磷酸和鸟苷5 '-单磷酸的反应要比其他灵长类动物的受体弱得多。

然后，研究小组通过比较不同物种受体的DNA密码，并在蜘蛛猴(对谷氨酸最敏感)和松鼠猴(对游离核苷酸最敏感)受体之间构建嵌合体，确定了负责谷氨酸或核苷酸识别的蛋白质构建块，然后在细胞培养中进行测试。只要用两个蜘蛛猴的核苷酸替换松鼠猴的核苷酸就足以将谷氨酸的敏感性转换为游离核苷酸，反之亦然。

作者接下来探讨了饮食和受体敏感性之间的关系。他们发现树叶和水果中游离核苷酸的浓度比昆虫低，而谷氨酸的浓度比游离核苷酸的浓度高。四种非人类灵长类动物拥有专门用来检测游离核苷酸的味觉受体，它们主要依赖昆虫作为蛋白质来源，而研究人员研究的其他大多数灵长类动物的饮食中，树叶和水果占了很大比例。在对一个物种偏好的最后测试中，研究人员发现蜘蛛猴更喜欢喝添加了游离核苷酸的水，但对添加了味精的水没有偏好。

南加州大学凯克医学院(University of Southern California Keck School of Medicine)的生物人类学家Addison Kemp，没有参与这项研究，他说，作者们使用的研究方法的多样性“令人印象深刻”，他们试图解释味觉受体的基因进化是如何与饮食模式相结合的。她补充说，一个有待解决的问题是，在包括狐猴和懒猴在内的谱系中，味精的味觉感受器敏感度的模式是怎样的?目前的分析只包括环尾狐猴一种。

研究人员在研究中表明，环尾狐猴的T1R1/T1R3受体显示出对谷氨酸和游离核苷酸的亲和力，“但这是它们在这个非常、非常多样化的分支中的一个代表，”Kemp解释说。

此外，狐猴和懒猴“倾向于保持更好的嗅觉，因为它们有更广泛的嗅觉基因，味觉和嗅觉之间的相互作用在进食体验方面非常重要，”她说。“根据论文，这听起来像是作者们计划在未来研究这个群体。看看他们在味觉受体对谷氨酸盐的敏感性方面看到了什么样的模式，这将是非常有趣的。”

研究结果表明，“感觉系统非常灵活，可以进化出新的适应性感觉能力，为了利用树叶作为一种新的蛋白质来源，大型灵长类动物（包括人类）的祖先进化出了他们的鲜味受体作为谷氨酸的传感器，这种谷氨酸的专门化可能帮助灵长类动物克服了同样存在于树叶中的苦味和厌恶味。