Чому нам боляче від гарячого і холодного?

На перший погляд, у гарячого металу чайника і кубики льоду немає нічого спільного. Але ці два об'єкти можуть заподіювати біль. Сильне тепло і сильний холод роблять на шкіру людини вкрай неприємне вплив — це ми знаємо з дитинства. Але що ми дізналися зовсім недавно, так це що мозок майже однаково сприймає ці температурні крайності. Ми часто думаємо, що саме шкіра — і нерви, які в ній є, — безпосередньо відповідає за відчуття дотику, однак те, що біологи називають «соматосенсорной системою», насправді включає більш широкий спектр почуттів.

Серед них, звичайно, є дотик саме по собі, тобто розпізнавання механічних подразників шкіри, але також проприоцепция, тобто здатність відчувати орієнтацію і положення тіла, і ноцицепция, яка відповідає за здатність організму виявляти шкідливі подразники. Почуття болю — це відповідь організму на ноцицепцию.

Яким би не був больовий стимул — механічним, хімічним або термічним — ноцицепция спонукає нас позбутися від нього. Суньте руку в вогонь — і ви відчуєте печіння, яке змусить ваше тіло вийняти руку з вогню як можна швидше. Це не саме приємне відчуття — біль, — але вона доводить, що ваше тіло намагається тримати вас у безпеці. Втратите здатність відчувати біль — і буде дуже погано.

«Основний принцип», говорить невролог Університету Дьюка Йорк Грандл, «такий, що сенсорні нейрони, які є всюди у вашому тілі, мають набір каналів, які безпосередньо активуються холодними або гарячими температурами». Вивчаючи генетично модифікованих мишей протягом останніх п'ятнадцяти років, вчені змогли довести, що ці канали — білки, вбудовані стінки нейронів, — безпосередньо беруть участь у сприйнятті температури.

Найкраще вивчений канал TRPV1 відповідає на сильне тепло. TRPV1 зазвичай не активується, поки подразник не досягне температури 42 градуси, яку люди і миші зазвичай розглядають як болісно спекотну. Як тільки ваша шкіра досягає цього порогу, канал активізується, активує весь нерв і в мозок передається простий сигнал: ой!

«З холодом, в принципі, застосовуються такі ж механізми», пояснює Грандл, за винятком того, що фігурує білок TRPM8, який активується, коли стає холодно, не обов'язково сильно холодно.

Залишається ще TRPA1, який є, мабуть, найменш вивченим класом цих білків. У той час як дослідники виявили, що він активується у відповідь на надзвичайно холодні подразники, незрозуміло, чи бере він участь у самому процесі виявлення цих подразників.

Всі разом три цих білка — TRPV1, TRPM8 і TRPA1 — дозволяють шкірі визначати температури в діапазоні та тілу — реагувати відповідно. І оскільки це ноцицепторы, робота цих білків в тому, щоб допомагати вам уникати певних температур, а не шукати їх. Миші з дефектами версіями рецептора TRPM8, наприклад, більше не уникали холодних температур. Це означає, що миші — і, можливо, ми — не займаються активним пошуком приємних температур. Замість цього вони активно уникають надзвичайного тепла і холоду, віддаючи перевагу теплу, спокійне середовище.

Хоча вчені визначили теплові кордону, при яких ці TRP-рецептори стають активними, це не означає, що їх не можна змодулювати. Зрештою, теплий душ може бути нестерпно гарячим, якщо ви обгоріли не сонечку. «Було показано, що це обумовлено тим, що запалення шкіри робить чутливим канал TRPV1», говорить Грандл, «знижуючи поріг, при якому ці нерви передають больові відчуття в мозок».

Але температура — не єдине, що активує ці рецептори; рослини теж. Вас може і не здивувати те, що TRPV1, який активується надзвичайним теплом, також активується капсаїцином, який наділяє гострий перчик його гостротою. А TRPM8 відповідає на охолоджуючу силу ментолу, який є в листі м'яти. TRPA1 також називають «рецептором васабі», завдяки тому, що він активується пекучими компонентами гірчичних рослин.

Як у рослин з'явилися хімічні речовини, які активують рецептори, зазвичай активуються температурою? Молекулярний біолог Університету Вашингтона Аджай Дака пояснює, що капсаїцин нічого не робить з TRPV1 у риб, птахів або кроликів, але активує цей же рецептор у людей і гризунів. «Можливо, рослини виробили капсаїцин, щоб які-небудь тварини їх не поїдали, залишили в спокої», але при цьому рослини були їстівні для інших створінь. Цілком можливо, подібні механізми призвели до еволюції ментолу і гірчиці.

Іншими словами, ці цікаві стосунки між рослинами і температурами можуть відображати глибоку еволюційну історію швидше рослин, ніж тварин. Можливо, рослини знайшли спосіб зламувати можливості виявлення температури в наших тілах, а потім підробили компоненти, що активують больові рецептори.

Тому той факт, що ми истекаем потім, поїдаючи аджику з хріном, не пов'язаний з яким-небудь властивістю, властивим перцю, а лише з тим, що капсаїцин і тепло активують нерви шкіри однаково.

Користуючись рецептором, налаштованим на шкідливі подразники, ці рослини знайшли підлий спосіб уникати долі бути пожранными... поки ми не знайшли спосіб насолоджуватися боляче обпікаючою гострою їжею і поливати все гірчицею. Так що наступного разу, коли ви помітите, що вас буквально розірвав потужний перчик чилі, скористайтеся моментом і задумайтеся, що відбувається, є результатом мільйонів років еволюційногобитви між рослинами і тваринами. Битви, в якому ми, начебто, перемагаємо (але це не точно).