No pirmā acu uzmetiena tējkannas un ledus klucīša karstajam metālam nav nekā kopīga. Bet šie divi objekti var būt sāpīgi. Spēcīgs karstums un stiprs aukstums ārkārtīgi nepatīkami ietekmē cilvēka ādu - mēs to zinām jau kopš bērnības. Bet tas, ko mēs uzzinājām nesen, ir tas, ka smadzenes gandrīz vienādi uztver šīs temperatūras galējības. Mēs bieži domājam, ka tieši āda - un tajā esošie nervi - ir tieši atbildīgi par pieskāriena izjūtu, bet tas, ko biologi dēvē par "somatosensoru sistēmu", faktiski ietver plašāku maņu loku.
Starp tiem, protams, ir pats pieskāriens, tas ir, mehānisko ādas stimulu atpazīšana, bet arī propriocepcija, tas ir, spēja sajust ķermeņa orientāciju un stāvokli, un nocicepcija, kas ir atbildīga par ķermeņa spēju identificēt kaitīgos stimulus. Sāpju sajūta ir ķermeņa reakcija uz nocicepciju.
Neatkarīgi no tā, vai sāpju stimuls ir mehānisks, ķīmisks vai termisks, nocicepcija liek mums no tā atbrīvoties. Ieduriet roku ugunī, un jūs sajutīsit dedzinošu sajūtu, kas liks jūsu ķermenim pēc iespējas ātrāk izvilkt roku no uguns. Šī nav pati patīkamākā sajūta - sāpes -, bet tā pierāda, ka jūsu ķermenis cenšas jūs aizsargāt. Ja jūs zaudējat iespēju izjust sāpes, tas būs ļoti slikti.
"Pamatprincips," saka Duke University York Grundle neirozinātnieks, "ir tas, ka maņu neironiem, kas atrodas visā jūsu ķermenī, ir kanālu kopums, ko tieši aktivizē auksta vai karsta temperatūra." Pētot ģenētiski modificētās peles pēdējo piecpadsmit gadu laikā, zinātnieki ir spējuši pierādīt, ka šie kanāli - neironu sienās iestrādātie proteīni - ir tieši saistīti ar temperatūras uztveri.
Vislabāk pētītais kanāls TRPV1 reaģē uz intensīvu siltumu. TRPV1 parasti netiek aktivizēts, kamēr stimuls nav sasniedzis 42 grādus, ko cilvēki un peles parasti uzskata par mokoši karstu. Tiklīdz jūsu āda sasniedz šo slieksni, kanāls tiek aktivizēts, aktivizē visu nervu un smadzenēm tiek nosūtīts vienkāršs signāls: ak!
"Principā ar saaukstēšanos tiek izmantoti tie paši mehānismi," skaidro Grundle, izņemot to, ka ir proteīns ar nosaukumu TRPM8, kas tiek aktivizēts, kad tas vienkārši kļūst auksts, ne vienmēr ir ļoti auksts.
Paliek TRPA1, kas, iespējams, ir vismazāk pētītā šo olbaltumvielu klase. Lai gan pētnieki ir atklājuši, ka tas tiek aktivizēts, reaģējot uz ārkārtīgi aukstiem stimuliem, nav skaidrs, vai tas ir iesaistīts pašā šo stimulu noteikšanas procesā.
Reklāmas video:
Šie trīs proteīni kopā - TRPV1, TRPM8 un TRPA1 - ļauj ādai noteikt temperatūras diapazonu, un ķermenis attiecīgi reaģē. Tā kā tie ir nociceptori, šo olbaltumvielu uzdevums ir palīdzēt jums izvairīties no noteiktām temperatūrām, nevis meklēt tos. Piemēram, pelēm ar defektīvām TRPM8 receptoru versijām vairs nav jāvairās no aukstuma. Tas nozīmē, ka peles - un varbūt arī mēs - aktīvi nemeklē patīkamu temperatūru. Tā vietā viņi aktīvi izvairās no ārkārtēja karstuma un aukstuma, dodot priekšroku siltai, mierīgai videi.
Lai gan zinātnieki ir identificējuši termiskās robežas, pie kurām šie TRP receptori aktivizējas, tas nenozīmē, ka tos nevar modulēt. Galu galā silta duša var būt nepanesami karsta, ja neesat sauļojies. "Ir pierādīts, ka tas ir saistīts ar ādas iekaisumu, kas sensibilizē TRPV1 kanālu," saka Grandls, "pazeminot slieksni, pie kura šie nervi pārraida sāpes smadzenēs."
Bet temperatūra nav vienīgais, kas aktivizē šos receptorus; augi arī. Tas var jūs nepārsteigt, ka TRPV1, kuru aktivizē ārkārtējs karstums, aktivizē arī kapsaicīns, kas karstajiem pipariem piešķir garšvielu. TRPM8 reaģē uz mentola dzesēšanas spēku, kas atrodams piparmētru lapās. TRPA1 sauc arī par "vasabi receptoru", jo to aktivizē sinepju augu asie komponenti.
Kā augi izstrādāja ķīmiskas vielas, kas aktivizē receptorus, kurus parasti aktivizē temperatūra? Vašingtonas universitātes molekulārais biologs Ajajs Daka paskaidro, ka kapsaicīns neko nedara ar TRPV1 zivīm, putniem vai trušiem, bet aktivizē to pašu receptoru cilvēkiem un grauzējiem. "Augi, iespējams, ir izstrādājuši kapsaicīnu, lai daži dzīvnieki tos neēstu, atstājot vienatnē," bet augi bija ēdami citām radībām. Iespējams, ka līdzīgi mehānismi noveda pie mentola un sinepju evolūcijas.
Citiem vārdiem sakot, šī ziņkārīgā sakarība starp augiem un temperatūru var atspoguļot augu, nevis dzīvnieku dziļo evolūcijas vēsturi. Augi, iespējams, ir atraduši veidu, kā uzlauzt mūsu ķermeņa temperatūras noteikšanas iespējas, un pēc tam sabojājuši komponentus, kas aktivizē sāpju receptorus.
Tāpēc tas, ka mēs svīstam, ēdam adžiku ar mārrutkiem, nav saistīts ar kādu pipariem raksturīgu īpašību, bet tikai ar to, ka kapsaicīns un siltums vienādi aktivizē ādas nervus.
Izmantojot receptoru, kas noregulēts uz kaitīgiem stimuliem, šie augi atrada viltīgu veidu, kā izvairīties no rīšanas … līdz mēs atradām veidu, kā baudīt sāpīgi applaucēto pikanto ēdienu un visam pārliet sinepes. Tāpēc nākamreiz, kad pamanīsit, ka jūs saplēš spēcīgs čili pipars, veltiet mirkli un apsveriet, ka notiekošais ir miljoniem gadu ilgas augu un dzīvnieku cīņas rezultāts. Cīņas, kurās, šķiet, ka mēs uzvaram (bet tas nav skaidrs).
ILYA KHEL