2021年10月4日,在瑞典卡罗琳医学院举办的诺贝尔奖大会,宣布2021年诺贝尔生理医学奖得主,分别授予美国的戴维·朱利叶斯(David Julius)和阿登·帕塔普蒂安(Ardem Patapoutian),表彰他们在“发现温度和触觉感受器”领域的卓越贡献。与此同时,苏州三中高三(5)班赵延昇——一位对生物学怀着浓厚兴趣的同学写下了如下文字。

2021年诺贝尔生理学或医学奖授予了戴维·朱利叶斯和阿登·帕塔普蒂安,以表彰他们在发现了温度和触觉受器方面做出的贡献。

感受器是指分布在体表或组织内部的一些专门感受机体内、外环境改变的结构或装置,控制着生命活动的许多机制。
它们在生活中扮演着重要角色。例如体温问题,哺乳动物不同于变温动物,哺乳动物可以不借助太阳光照射产生的热而自我调节体温。当气温变高或者剧烈运动时,我们就开始准备散热。首先高温会使温觉感受器兴奋,进而刺激体温调节中枢下丘脑,最终使血管扩张增加散热或者发汗蒸发。当气温变低时,低温使皮肤冷觉感受器兴奋,刺激下丘脑,最终增让机体增强代谢产热,同时收缩血管、减少汗液降低散热量。

其实初中和高中教材已经对整个调节过程进行了介绍。但我也在好奇整个反射最初是如何引发的呢?刺激如何在神经系统中转化为电信号呢?现在这两位科学家对这个小细节进行了解释。他们从生活中的辣味感受过程取得了突破。研究发现原来辣感并非味觉,而是一种痛感。辣椒素可以激活引起痛觉神经元,就此入手围绕TRPV1和TRPM8这个温度感受器开展了一系列研究,人体如何感受温度的理解也日渐清晰。所以科研源于生活,封闭实验不一定都获得成功,只有结合生活的研究学习才能发现科学的奥秘。

同样触觉问题也有着类似的机制。通过感受器我们感知触碰到的物体,从而判断它们的材质。例如通过脚底的触觉感受器来判断脚踏地面的软硬。其中最为经典的例子是缩手反射这类非条件反射。试想当你的手指在无意间触碰到了尖锐得玻璃时,你就会立马缩手然后大喊好痛。这便是你从感受器那里引发的一系列反应。指尖的感受器接受到刺激时,会产生动作电位也就是神经元兴奋,然后兴奋便在神经纤维上传导,像坐过上车一样进入了传入神经,收到信号的神经中枢将处理结果通过传出神经告诉在大臂的效应器,完成整个缩手反射。这次诺奖成果中也包含了触觉触发的内容。思考一下,我们是先感觉痛?还是先缩手呢?有兴趣的同学可以继续深入研读一下相关报道。
高中生物课本


诺奖其实离我们并不遥远。很多诺奖成果就是在帮助我们深入理解高中的学科知识。借助高中学科教材也能让我们去解读这些最新科技。
今年的诺奖生理学和医学奖继续在为探索生物神经系统的调节机制添砖加瓦,相信在不久的将来人们可以进一步掌握感受器的全部机制。届时远程触觉等想象中的技术或许都将会成为现实。比如中医推拿一样可以远程实施,通过有效的刺激感受器,让工作后人们紧张的肌肉放松。科学离不开生活,科学让生活变得更加安全,美好。
作者介绍

赵延昇
来自高三(5)班,乐观开朗的美男子,坚信勇往直前,必能披荆斩棘。
文稿:高三(5)班 赵延昇
美编:韦宇端
审核:肖凤杰
素材:生物教研组
鸣谢:张小旎