تساعد الخلايا المستشعرة للأحماض الثدييات على اكتشاف الماء
من القطط إلى الجرذان إلى البشر ، تعرف الثدييات متى ان الذي تشربه هو الماء. تظهر دراسة علمية جديدة كيف.
قد يقول الكثير من الناس أن مذاق المياه النقية لا مثيل له. لكن إذا كان الماء ليس له نكهة ، فكيف نعرف أن ما نشربه هو الماء؟ أظهرت دراسة جديدة أن ألسنتنا لديها طريقة للكشف عن الماء. انها لا تفعل ذلك عن طريق تذوق الماء نفسه ، ولكن عن طريق استشعار الحمض - الذي نسميه عادة الحموضة.
تحتاج جميع الثدييات إلى الماء للبقاء على قيد الحياة. هذا يعني أنه يجب أن تكون قادرة على معرفة ما إذا كانوا يضعون الماء في أفواهها. تطورت حاسة التذوق لدينا لاكتشاف المواد المهمة الأخرى ، مثل السكر والملح. يقول يوكي أوكا (الذي يدرس علم الدماغ في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في باسادينا) إن اكتشاف الماء سيكون منطقيًا أيضًا.
وجد أوكا وزملاؤه بالفعل أن منطقة في المخ تسمى منطقة ما تحت المهاد - hypothalamus (Hy-poh-THAAL-uh-mus) يمكنها التحكم بالعطش. لكن الدماغ وحده لا يستطيع التذوق. يجب أن يتلقى إشارة من الفم لمعرفة ما نتذوقه. يقول أوكا: "يجب أن يكون هناك جهاز استشعار يستشعر الماء ، لذلك نختار السائل المناسب". إذا لم تستطع الشعور بالمياه ، فقد تشرب سائلًا آخر عن طريق الصدفة. وإذا كان هذا السائل سامًا ، فقد يكون ذلك خطأ فادحًا.
للبحث عن مستشعر المياه هذا ، درس أوكا ومجموعته الفئران. كانوا يقطرون سوائل ألسنة الحيوانات بنكهات محلاة مختلفة: حلو ، حامض كذلك يقطرون الماء النقي. في الوقت نفسه ، سجل الباحثون الإشارات الكهربائية من الخلايا العصبية المرتبطة ببراعم التذوق. كما هو متوقع ، رأى العلماء استجابات عصبية قوية لجميع النكهات. لكنهم رأوا استجابة قوية مماثلة للمياه. بطريقة ما ، كانت براعم التذوق تكتشف الماء.
الفم مكان رطب. إنه مليء باللعاب - خليط من الإنزيمات والجزيئات الأخرى. وهي تشمل أيونات البيكربونات - وهي جزيئات صغيرة ذات شحنة سالبة. البيكربونات تجعل اللعاب وفمك قاعدياً قليلاً. المواد القاعدية لها درجة حموضة أعلى من الماء النقي. إنها عكس المواد الحمضية ، التي تحتوي على درجة حموضة أقل من الماء.
عندما يصب الماء في فمك فإنه يغسل اللعاب القاعدي. يعمل إنزيم في فمك على الفور ليحل محل تلك الأيونات. فهو يجمع بين ثاني أكسيد الكربون والماء لصنع البيكربونات. كأثر جانبي ، فإنه ينتج البروتونات أيضًا.
يعتبر البيكربونات قاعديًا ، لكن البروتونات حمضية - وبعض براعم التذوق لها مستقبلات تستشعر الحمض. هذه المستقبلات لاكتشاف النكهة التي نسميها "حامضة" - مثل الليمون. عندما تصطدم البروتونات المصنوعة حديثًا بمستقبلات حساسة للحمض ، ترسل المستقبلات إشارة إلى عصب برعم التذوق. وينشط عصب برعم التذوق - ليس لأنه اكتشف الماء ، ولكن لأنه اكتشف الحمض.
لتأكيد ذلك ، استخدم أوكا ومجموعته تقنية تسمى علم البصريات الوراثي. بهذه الطريقة ، يقوم العلماء بإدخال جزيء حساس للضوء في الخلية. عندما يضيء الضوء على الخلية ، يطلق الجزيء نبضة كهربائية.
أضاف فريق أوكا جزيئاً حساسًا للضوء إلى خلايا براعم التذوق الحساسة للحامض لدى الفئران. ثم سلط الضوء على ألسنة الحيوانات. تفاعلت براعم التذوق الخاصة بها ولعق الحيوانات ، ظنًا منها أنها شعرت بالماء. إذا تم توصيل الضوء بفوهة ماء ، فإن الحيوانات تلعقها - على الرغم من أن الفوهة كانت جافة.
قام الفريق أيضًا بإخراج جزيء استشعار الحامض من فئران أخرى. هذا يعني أنهم منعوا الاشارات الجينية الخاصة بصنع هذا الجزيء. بدونها ، لم تستطع تلك الفئران معرفة ما إذا كان الماء الذي تشربه هو الماء. حتى أنها تشرب زيتًا رقيقًا بدلاً من ذلك! نشر أوكا ومجموعته نتائجهم في 29 مايو في مجلة Nature Neuroscience.
يقول سكوت ستيرنسون (يعمل في مركز أبحاث معهد هوارد هيوز الطبي في أشبورن بولاية فرجينيا. يدرس كيف يتحكم الدماغ في السلوك ولكنه لم يكن جزءًا من هذه الدراسة) : "يوفر هذا نقطة انطلاق لكيفية معالجة اكتشاف الماء في الدماغ". يقول ستيرنسون إنه من الأهمية بمكان أن نتعلم كيف نشعر بالأشياء البسيطة والحيوية ، مثل الماء. يقول: "إنه مهم للفهم الأساسي لكيفية عمل أجسامنا". أجريت الدراسة على الفئران ، لكن أنظمة تذوقها تشبه تلك الخاصة بالثدييات الأخرى ، بما في ذلك البشر.
فقط لأن جزيئات استشعار الحمض تستشعر الماء لا يعني أن الماء "طعمه" حامض. هذا لا يعني أن الماء له نكهة على الإطلاق. النكهة هي تفاعل معقد بين الذوق والرائحة. تكتشف الخلايا المستشعرة للأحماض الحامض ، وتكتشف الماء. لكن يشير أوكا إلى أن اكتشاف المياه "ليس تصورًا لمذاق الماء". لذلك قد لا يزال طعم الماء مثل لا شيء. لكن بالنسبة لألسنتنا ، إنه بالتأكيد شيء.
المصدر