来源: 《中国科学》杂志社
味觉对动物的摄食非常重要——提供了对食物的极其重要的感觉信息。味觉可以分为甜、苦、酸、咸和鲜5种基本感觉形式。 在这5种味觉中, 苦味能引起厌恶反应, 被认为是一种抵御有毒物质的防御机制。 动物对苦味物质的识别能力对其自身的生存极其重要, 因为自然界中很多有毒物质都是苦的, 对苦味的识别能帮助动物避免摄入有毒和有害物质。动物对苦味物质的识别源于外界环境中苦味物质和味蕾上苦味受体的结合, 进而引发一系列级联放大反应使神经细胞兴奋, 神经细胞再将神经冲动传到大脑的味觉皮层最终引起苦味的形成。
不同动物生存环境中的苦味物质是多样化的, 相应地与苦味物质结合的苦味受体也应呈现多样化趋势。而苦味受体多样化的本质是苦味受体基因多样化, 所以对动物苦味辨别能力分化的研究应立足于对苦味受体基因家族的研究。
中国科学院昆明动物研究所的进化与功能基因组学研究组致力于对苦味受体基因家族进行研究，近期他们在《科学通报》2009年第17期上发表了一篇题为"苦味受体基因家族功能和演化研究的最新进展"的文章，在其研究的基础上着重介绍了苦味受体基因家族的演化历史和进化机制，以及目前苦味受体基因家族功能研究的最新进展，评论了苦味受体基因家族的研究现状，还对其今后的研究方向提出了展望。
2000年研究者在人和小鼠中首次发现苦味受体基因, 2003年在施鹏等研究者的努力下，苦味受体基因家族在人和小鼠中的所有成员全部被发现。虽然苦味受体基因间的序列相似性不大, 但都在受体细胞表面表达, 该基因除了感受苦味物质外, 可能还在其他化学感受中起作用。多个苦味受体在单个味觉受体细胞内共表达的特殊表达方式可能是引起人类对许多结构不同的有毒物质都产生相同反应的原因， 除此以外苦味受体基因的另一种表达方式是在表达味导素的细胞中选择性表达。
目前人们已经鉴定了12个基因的功能并确定了它们的表达产物对苦味物质的反应, 这些受体能被不同的苦味物质激活，这些苦味受体的配体大部分是自然界存在的苦味物质, 少数是人工合成的化学物质。同时人的苦味受体基因家族的25个成员的受体能检测出的苦味物质是多样化的。这12个苦味受体可以分为两类，一类是能与某种化学结构物质特异结合的受体, 另一类是化学结构多样性的受体。苦味基因受体在功能上的这种分化, 提示着苦味受体基因家族经历了复杂的演化历史。因此, 对该基因家族演化动力的理解能为更有效地研究苦味基因受体功能提供一定的帮助。目前研究者正从序列相似性入手, 通过已知序列相似的苦味基因受体配体的信息, 探索未知苦味受体基因的功能。
目前对苦味受体基因家族演化的研究主要集中在脊椎动物中, 已经取得了很大的进展。 至今T2R基因家族已经在许多脊椎动物中被鉴定出来，其中人、大鼠、小鼠、狗、牛、马、蝙蝠、蛙和负鼠中存在完整的苦味受体基因家族, 其他物种的不完整。苦味受体基因家族成员数目的这种变异, 可能和不同动物迥异的取食环境以及偏好有关。相对于具有单一食物来源的动物来说, 杂食性动物倾向于含有更大的基因家族, 可能是因为它们的食物是动物性食物和植物性食物的混合, 可能会遇到更多的有毒物质; 而对具有单一食物来源的草食性动物和肉食性动物T2R家族成员数目的比较发现, 肉食性动物比草食性动物具有更少的功能苦味基因数目, 原因可能是动物性食物比植物性食物含有更少的有毒物质。不仅整个基因家族成员数目在不同物种中有差异, 而且假基因占整个基因家族的比例在不同物种中也有很大差异，例如牛假基因的比例高达45％, 提示着与其他动物相比, 反刍动物在摄食过程中检测有毒物质的能力有所下降, 这可能和牛体内反刍微生物有较强的解毒能力有关。
苦味受体基因之所以在不同物种中变异较大, 可能是由该家族复杂的演化动力驱使造成的。通过对灵长类和啮齿类的T2R基因家族的比较研究发现, 灵长类T2R家族受到了选择压力放松，这可能是因为灵长类有效群体大小的减小使灵长类T2R家族受到了纯化选择，因而使灵长类苦味受体基因的多样性降低；也可能是灵长类的生存环境、饮食结构的改变以及火的使用等, 导致了灵长类降低了对苦味识别能力的需求度，因为在人类进化的某个阶段, 人类食物构成中动物性食物的比例有所增加而植物性食物的比例有所降低，人类用火加工食物后, 减少了食物中有毒物质的含量。以上两种因素都使人类降低了对苦味识别能力的需求度, 从而使人类苦味受体基因家族的选择压力放松，但同时也不排除苦味受体基因家族中有个别成员受到选择的可能。
目前对苦味受体基因家族功能和演化研究已经取得了很大的进展, 但仍有一些问题需要解决：能否结合生物化学、神经和进化的手段高效地研究苦味受体的功能？苦味受体基因家族演化的演化模式是否与环境改变有关"脊椎动物苦味受体基因是如何起源的？等等，这些都有待更深入的研究。（生物谷Bioon.com）
