“某地人不怕辣”“某地人辣不怕”……對(duì)于舌尖上的中國(guó)而言，吃辣的程度大致分為微辣、中辣、特辣。不過(guò)沒(méi)想到，食物竟會(huì)因太辣被“封殺”——前段時(shí)間，丹麥要求召回韓國(guó)某食品公司旗下的超辣火雞面，原因是其辣椒含量高容易導(dǎo)致食物中毒；德國(guó)也因有人食用魔鬼辣椒薯片中毒去世，對(duì)該食品實(shí)施了禁售。

然而在科學(xué)界，辣椒含有的辣椒素一直是個(gè)“香餑餑”，相關(guān)研究還曾獲得2021年的諾貝爾獎(jiǎng)。今年，我國(guó)科學(xué)家對(duì)辣椒素的生物合成進(jìn)化機(jī)制又有了新突破。那么，辣椒素對(duì)于人體究竟有害還是有益？研究辣椒素、推動(dòng)其高產(chǎn)有何科學(xué)意義？

研究辣椒素為何能獲諾貝爾獎(jiǎng)

大家常說(shuō)食有“五味”：酸、甜、苦、辣、咸。其實(shí)從現(xiàn)代科學(xué)的角度來(lái)看，五味并非都是味覺(jué)，其中的“辣”實(shí)際上是種痛覺(jué)。一個(gè)簡(jiǎn)單的道理，如果手不小心沾上了辣椒會(huì)覺(jué)得“辣得疼”，而手是沒(méi)有味覺(jué)器官的。

味道的產(chǎn)生源自舌頭上分布的味覺(jué)受體，可以將食物的味道變?yōu)樯窠?jīng)沖動(dòng)信號(hào)傳遞給大腦。自2000年苦覺(jué)受體和2001年甜覺(jué)受體被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，科學(xué)研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了“酸甜苦咸鮮”5種味覺(jué)受體，但并沒(méi)有“辣”對(duì)應(yīng)的味覺(jué)受體。

通常，辣椒給人的第一感覺(jué)是“熱”，適當(dāng)吃點(diǎn)身子暖洋洋的，還會(huì)出汗，如果吃得太辣了，就會(huì)觸到辣的感覺(jué)本質(zhì)：痛覺(jué)。

既然辣是一種痛覺(jué)，且與針刺這類明顯刺激帶來(lái)的痛覺(jué)不大一樣，那么負(fù)責(zé)感知辣的機(jī)制是什么呢？研究人員對(duì)辣椒進(jìn)行研究，找到了其中負(fù)責(zé)辣的具體成分——辣椒素（化學(xué)式是C18H27NO3）。接下來(lái)，需要探究到底是什么樣的基因幫助人體識(shí)別辣椒素并產(chǎn)生相應(yīng)的痛覺(jué)？這個(gè)難度不小，畢竟機(jī)體的基因那么多，細(xì)胞種類也很多。

研究人員首先找到了對(duì)辣椒素不敏感的細(xì)胞，然后構(gòu)建起一個(gè)龐大的基因DNA文庫(kù)，再將這些基因?qū)脒@個(gè)對(duì)痛覺(jué)不敏感的細(xì)胞，看到底哪個(gè)基因可以讓這個(gè)細(xì)胞對(duì)辣椒素敏感起來(lái)。經(jīng)過(guò)一系列篩選并測(cè)試了16000多個(gè)DNA片段后，研究人員終于找到了基因TRPV1。這是一個(gè)新的離子通道，能夠識(shí)別傷害性刺激。也就是說(shuō)，當(dāng)細(xì)胞接觸到辣椒素時(shí)，TRPV1會(huì)被激活，產(chǎn)生的電信號(hào)沿著傷害性通過(guò)神經(jīng)傳送給大腦。而對(duì)于這類傷害，大腦有一套固定策略，統(tǒng)統(tǒng)將其解讀為“痛覺(jué)”，于是，人就感覺(jué)到了辣椒素帶來(lái)的痛。因取得這項(xiàng)突出的研究成果，美國(guó)科學(xué)家戴維·朱利葉斯獲得了2021年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

其實(shí)，感知辣椒素的TRPV1還有另一個(gè)特點(diǎn)，那就是它還會(huì)被超過(guò)43℃的熱激活，屬于痛/熱雙重通道。當(dāng)人接觸辣椒素的時(shí)候，TRPV1對(duì)溫度的感受閾值有所下降，37℃的正常體溫也可以同時(shí)激活它，于是痛覺(jué)和熱覺(jué)聯(lián)合起來(lái)給大腦傳遞傷害信號(hào)，結(jié)果令人同時(shí)感受到痛和熱。

研究辣椒素最終獲得諾貝爾獎(jiǎng)的榮譽(yù)，主要是因?yàn)榭茖W(xué)家揭示了人體感知溫度、疼痛的分子機(jī)制，為理解人體觸覺(jué)感知提供了重要的科學(xué)依據(jù)，還為開(kāi)發(fā)新的止痛藥物提供了理論基礎(chǔ)。因此，研究辣椒素不僅在科學(xué)上具有重要意義，對(duì)于人類健康和醫(yī)學(xué)發(fā)展也有深遠(yuǎn)影響。

“中毒”實(shí)為人體自保過(guò)度的反應(yīng)

解讀了“辣椒為什么會(huì)辣”，就可以來(lái)探討“為什么辣椒會(huì)導(dǎo)致中毒”的問(wèn)題了。

既然辣椒素受體TRPV1利用的是人體的傷害性神經(jīng)通路，那么，當(dāng)人體接觸辣椒素以后，自然就會(huì)有一系列被傷害的表現(xiàn)。以消化系統(tǒng)為例，無(wú)論是口腔還是胃腸道，辣椒素都會(huì)刺激這些部位的黏膜，而機(jī)體自然產(chǎn)生的“對(duì)策”最典型的就是炎癥反應(yīng)，比如，擴(kuò)大血液通過(guò)性來(lái)讓相應(yīng)的免疫成分通過(guò)，表現(xiàn)在身體上就是局部充血，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)過(guò)敏性休克。

同時(shí)，辣椒素刺激下的TRPV1會(huì)讓機(jī)體發(fā)熱，于是人感受到高溫、灼熱。為了應(yīng)對(duì)這種現(xiàn)象，大腦會(huì)開(kāi)啟降溫過(guò)程，通過(guò)讓血管擴(kuò)張、血流加速、出汗增加來(lái)散熱，這就是吃辣后會(huì)臉紅、出汗的原因。其他部位如眼睛、鼻子等接觸到揮發(fā)的辣椒素也會(huì)產(chǎn)生類似的反應(yīng)。為了清除辣椒素，眼淚、鼻涕這類清潔物質(zhì)會(huì)大量分泌，形成“一把鼻涕一把淚”。

此外，超出自身承受能力的辣椒素刺激所帶來(lái)的疼痛，會(huì)激發(fā)機(jī)體的一系列反應(yīng)，如胃部不適、痙攣乃至嚴(yán)重的腸胃?jìng)Φ取C(jī)體為了應(yīng)對(duì)，可能分泌更多的液體來(lái)稀釋辣椒素以減輕傷害，快速將其排出去，結(jié)果就會(huì)出現(xiàn)辣椒性腹瀉。

綜上，這些反應(yīng)本質(zhì)上都是機(jī)體對(duì)辣椒素刺激產(chǎn)生的一種自我保護(hù)，可以理解為跟中毒很像，也可以理解為這就是中毒。畢竟中毒的本質(zhì)就是進(jìn)入人體的物質(zhì)與人體組織發(fā)生反應(yīng)而引起的暫時(shí)或者持久性損害。

只是很多情況下，辣椒素引起的不適并沒(méi)有那么嚴(yán)重，再加上人體有強(qiáng)大的代謝能力，所以不用擔(dān)心辣椒素會(huì)引起慢性中毒。但如果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出身體能承受的辣度刺激，引發(fā)機(jī)體嚴(yán)重反應(yīng)，就可能發(fā)展為急性中毒。這也是丹麥和德國(guó)此次下禁令的緣故，因?yàn)樗鎺卓钍澄镏鞔虻木褪浅鄙踔聊Ч砝?。此前，法?guó)也曾經(jīng)下架過(guò)一款號(hào)稱“世界最辣的薯片”，因?yàn)椴簧倌贻p人跟風(fēng)嘗試這些食物甚至發(fā)起所謂的“挑戰(zhàn)”，由此引發(fā)的急性中毒、過(guò)敏性休克等問(wèn)題不得不防。

多學(xué)科解析人類食辣的原因

厄瓜多爾、巴拿馬、秘魯、巴哈馬和委內(nèi)瑞拉等地的考古遺址中均被發(fā)掘出辣椒的淀粉化石，時(shí)間大約為六千年前，證明當(dāng)?shù)厝撕茉缇烷_(kāi)始人工種植并食用馴化的辣椒。隨著大航海時(shí)代的開(kāi)啟，辣椒從美洲走向世界，成為世界性的飲食。

如今，每天全世界大約有三分之一的人都在吃辣，這種又辣又痛的刺激，讓他們欲罷不能。為什么這么多人愛(ài)吃辣呢？到目前為止，還沒(méi)有獲得統(tǒng)一的答案，不同領(lǐng)域的科學(xué)家對(duì)此各有見(jiàn)解：

進(jìn)化領(lǐng)域的研究者從適應(yīng)的角度指出，由于辣椒可以帶來(lái)熱感，所以對(duì)寒冷地區(qū)的人有御寒的作用；

微生物領(lǐng)域的研究者認(rèn)為辣椒有殺菌作用，因此可以用于溫度較高地區(qū)食物的殺菌保鮮，這是生活在氣溫高地區(qū)的人偏好吃辣的主要原因；

從事基因研究的人稱，吃辣可能與基因有關(guān)，2012年發(fā)表在《生理學(xué)與行為》上的一項(xiàng)來(lái)自雙胞胎的研究指出，吃辣行為中遺傳因素占了相當(dāng)比例，為18%-58%，即吃辣的喜好有遺傳傾向；

心理學(xué)專家則用心理學(xué)上的“良性自虐”理論來(lái)予以解釋，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是人在感知那些被認(rèn)為負(fù)面的事卻發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)并沒(méi)有那么嚴(yán)重時(shí)，這種反差會(huì)帶來(lái)愉悅感；

神經(jīng)學(xué)研究更指出，辣椒素本來(lái)就能夠刺激大腦分泌內(nèi)啡肽，讓人產(chǎn)生愉悅感。

無(wú)論是哪種解釋，都在一定程度上揭示了人們對(duì)辣的喜愛(ài)有很多深層次的原因，而根本原因尚難以達(dá)成一致。

辣椒素具有較高醫(yī)藥科研價(jià)值

不過(guò)，科學(xué)家重點(diǎn)關(guān)注的并不是吃辣的喜好，而是辣椒素的科研價(jià)值與應(yīng)用前景，尤其是對(duì)于醫(yī)藥領(lǐng)域而言。

前面提到，辣椒素是通過(guò)TRPV1來(lái)傳遞痛覺(jué)的，這個(gè)發(fā)現(xiàn)其實(shí)隱藏著很大的用途。當(dāng)辣椒素激活細(xì)胞的TRPV1受體后，機(jī)體感知到辣會(huì)迅速釋放大量的神經(jīng)肽因子來(lái)應(yīng)對(duì)辣椒素，帶來(lái)疼痛及灼熱感，但這也消耗了神經(jīng)肽，畢竟機(jī)體產(chǎn)生神經(jīng)肽是需要時(shí)間的。試想一下，如果再有疼痛來(lái)襲，神經(jīng)就不能很好地感知這種痛覺(jué)了，豈不是意味著人反而感覺(jué)不太疼或不疼了呢？相當(dāng)于辣椒素通過(guò)這種方式實(shí)現(xiàn)了鎮(zhèn)痛。目前，已經(jīng)有利用辣椒素研發(fā)出的藥劑用于緩解各種神經(jīng)痛疾病，臨床效果反饋不錯(cuò)。

其次，辣椒素具有抑菌效果，能夠?qū)σ恍┯泻ξ⑸锶绱竽c桿菌、金黃色葡萄球菌、假單胞菌等產(chǎn)生較強(qiáng)的抑制效果。還有研究發(fā)現(xiàn)，辣椒素對(duì)于可導(dǎo)致胃炎的幽門螺桿菌有一定的抑制效果。

此外，辣椒素還有一定的抗癌效果。有研究指出，吃辛辣食物的人患消化道癌癥的風(fēng)險(xiǎn)比不吃辣的人更低。同時(shí)，辣椒素對(duì)防治食管癌和降血脂也有一定作用。

正因如此，辣椒素既在食品領(lǐng)域中大顯身手，又有可觀的醫(yī)藥價(jià)值，還能在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域派上用場(chǎng)。

科學(xué)家攻關(guān)生物合成助“高產(chǎn)”

近些年來(lái)，如何得到更多的辣椒素一直是研究者關(guān)心的課題。

其實(shí)，辣椒素是辣椒的一種自我防護(hù)。自然界中有許多昆蟲(chóng)以植物為食，它們啃食辣椒會(huì)導(dǎo)致真菌等病原體入侵造成植株感染而致病。因此，辣椒進(jìn)化出辣椒素這種對(duì)昆蟲(chóng)、病菌有毒的成分來(lái)保護(hù)自己，如同煙草中的尼古丁本來(lái)是為保護(hù)煙草而生的。

想要得到更多的辣椒素，一種辦法是多種植辣椒，另一種辦法就是讓辣椒產(chǎn)生更多辣椒素。很顯然，后者是研究者努力攻克的重點(diǎn)難題。

一些科學(xué)家的研究目標(biāo)聚焦于辣椒素的生物合成，其核心技術(shù)是基因。

今年，我國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)對(duì)辣椒素的生物合成進(jìn)化機(jī)制進(jìn)行了研究。他們首先是組建了端粒到端粒的無(wú)缺口辣椒基因組，因?yàn)橛辛嘶蚪M才能研究基因。接下來(lái)，研究人員找到了一年生栽培辣椒和不產(chǎn)辣椒素的野生辣椒，基于二者的基因信息，通過(guò)分子鐘的方式來(lái)計(jì)算辣椒素合成通路的進(jìn)化時(shí)間節(jié)點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，大概在1300萬(wàn)年前到500萬(wàn)年前，辣椒開(kāi)始進(jìn)化出合成辣椒素的能力。為了探究辣椒素的生物合成機(jī)制，研究人員還尋找到辣椒素合成酶這種關(guān)鍵基因的信息，為進(jìn)一步利用和改造辣椒素生物合成提供了可能性。

當(dāng)然，光是改造辣椒還不夠，辣椒的產(chǎn)量太低了，一公頃辣椒種植面積的產(chǎn)量不到3噸，辣椒素的總量有限。因此，科學(xué)家又有了新想法。很多人可能不知道，辣椒屬于茄科，與茄子、番茄“同門”。但相比之下，番茄的產(chǎn)量可就大多了。于是，科學(xué)家就琢磨：既然辣椒能產(chǎn)辣椒素，那番茄可不可以？來(lái)自巴西的研究人員梳理了辣椒素的生物合成機(jī)制，并比較了辣椒和番茄這兩種茄科作物的相似性后認(rèn)為，通過(guò)CRISPR/Cas9等基因編輯技術(shù)改造番茄，讓番茄表達(dá)辣椒素是完全有可能的，或許在不久的將來(lái)，就會(huì)出現(xiàn)辣味西紅柿。

目前，世界上對(duì)辣椒素的生物合成研究有很多，既有改變辣椒本身的辣椒素表達(dá)，讓辣椒素能夠在諸如葉片之類的部位產(chǎn)生的思路，也有拓展更多作物表達(dá)辣椒素的想法。盡管還沒(méi)有比較成熟的研究成果問(wèn)世，但是在現(xiàn)代基因編輯技術(shù)的加持下，這種可能性無(wú)疑會(huì)越來(lái)越大。

最后友情提醒一下，雖然辣椒素的益處不少，科學(xué)研究也頗有前景，但如果希望從吃辣椒的過(guò)程中獲益，還是要謹(jǐn)慎些，畢竟每個(gè)人對(duì)辣的耐受不同，不是誰(shuí)都能享受這種“辣并快樂(lè)著”。

（作者為中國(guó)科學(xué)院西南生物多樣性中心生物學(xué)博士）