刚刚，2021年诺贝尔生理学或医学奖揭晓！

 
 
刚刚，2021年诺贝尔生理学或医学奖揭晓！  
 

2021年诺贝尔生理学或医学奖被授予美国科学家大卫·朱利叶斯（David Julius）和阿登·帕塔普蒂安（Ardem Patapoutian），理由是他们“发现了温度和触觉受体”。

2021年的诺贝尔奖单项奖金为1000万瑞典克朗（约合人民币740.9万元）。

大卫·朱利叶斯（David Julius），1955年出生于美国纽约。1984年从加州大学伯克利分校获得博士学位，并曾在哥伦比亚大学做博后。1989年加入加州大学旧金山分校，目前为该校教授。

阿登·帕塔普蒂安（Ardem Patapoutian），1967年出生于黎巴嫩贝鲁特。1996年从加州理工学院获得博士学位，并曾在加州大学旧金山分校做博后。2000年加入斯克利普斯研究所，目前为该所教授。2014年至今，他也是霍华德休斯医学研究院的研究人员。

人类对热、冷和触觉的感知能力对生存至关重要，支撑着我们与周围世界的互动。在日常生活中，我们认为这些感觉理所当然，但神经冲动是如何产生的，从而使温度和压力可以被感知？今年的诺贝尔生理学或医学奖得主解决了这个问题。

大卫·朱利叶斯利用辣椒素（一种从辣椒中提取的刺激性化合物，能产生灼烧感）来识别皮肤神经末梢上对热做出反应的感应器。阿登·帕塔普蒂安利用压力敏感细胞发现了一种对皮肤和内部器官的机械刺激作出反应的新型感应器。这些突破性的发现引发了热烈的研究活动，使得人们对神经系统如何感知热、冷和机械刺激的理解迅速增加。两位获奖者指出，在人们理解感官与环境之间复杂的相互作用时，存在着关键的缺失环节。

我们如何感知世界？

人们如何感知周围的环境？这一问题是人类面临的最大谜团之一。几千年来，人类的感官机制一直激发着科学家的好奇心，例如，眼睛是如何感知光的？声波是如何影响内耳的？不同的化合物是如何与鼻子和嘴中的感受器相互作用产生嗅觉和味觉的？人们也有其他方式来感知周围的世界。想象一下在炎热的夏天赤脚走过一片草坪。你可以感受到太阳的热量，风的爱抚，还有脚下的草叶。这些对温度、触觉和运动的印象对于人们适应不断变化的环境至关重要。

17世纪，法国哲学家笛卡尔（Rene Descartes）设想存在将皮肤不同部位与大脑连接起来的线。这样，一只脚碰到明火就会向大脑发送一个机械信号（图1）。后来的发现揭示了专门的感觉神经元的存在，它们记录了周围环境的变化。1944年，约瑟夫·厄兰格（Joseph Erlanger）和赫伯特·加瑟（Herbert Gasser）获得了诺贝尔生理学或医学奖，因为他们发现了不同类型的感觉神经纤维可对不同的刺激做出反应，例如，对疼痛和非疼痛触摸的反应。从那时起，科学家证明了神经细胞是高度专门化的，可用于识别和传导不同类型的刺激，允许对周围的环境有细微的感知；例如，人们通过指尖感受表面纹理的差异，或者分辨令人愉悦的温暖和令人痛苦的灼热。

尽管如此，在大卫·朱利叶斯和阿登·帕塔普蒂安的发现之前，人们对神经系统如何感知和解释周围环境的理解仍然包含一个根本未解决的问题：在神经系统中，温度和机械刺激是如何转化为电脉冲的？

图1 哲学家笛卡尔想象热如何向大脑发送机械信号的插图。

科学升温了！

20世纪90年代后期，美国加州大学旧金山分校的大卫·朱利叶斯通过分析化合物辣椒素是如何导致人们接触辣椒时产生灼烧感的，看到了重大进展的可能性。人们已经知道辣椒素可以激活神经细胞，引起疼痛感，但这种化学物质究竟是如何发挥这种功能的，仍是一个未解之谜。朱利叶斯和同事创建了一个由数百万个DNA片段组成的文库，这些片段与表达能对疼痛、热和触摸做出反应的感觉神经元中的基因相对应。朱利叶斯与合作者推测，该基因库中应该包含一个DNA片段，编码一种能够对辣椒素做出反应的蛋白质。他们在培养的细胞中表达了这些通常对辣椒素没有反应的个体基因。经过艰苦的搜索，他们发现了一个能够使细胞对辣椒素敏感的基因（图2）。