因應外界的改變而作出相關的應對，是生命的其中一個特徵；而生命可以這樣做，自然得依靠各種感官。一些感官的運作原理，我們已經有個大概的概念：從物件反射出來的光線，經由眼睛中的晶體聚焦至視網膜之上，再轉化成神經信號，傳到腦部供大腦分析、解讀；這就是視覺。食物中的化學物質刺激舌頭上的味蕾，再由味蕾將這些刺激轉變為信號，然後也是送到腦部作闡釋；這就是味覺。但是觸覺又是怎樣呢？我們對觸覺的理解，相對來說，好像就是少了一點。
靠戳老鼠細胞 找出觸覺基因
在細胞的層面，觸覺也是十分重要：細胞需要察覺空氣流進肺部，需要感知胃部是否充滿食物；而我們能夠聽到聲音，其實也需倚靠內耳中的感官細胞感應構成聲波的震動，再將其轉換成神經訊息。那細胞是如何完成這些「任務」的呢？
美國斯克里普斯研究所的分子神經生物學家Ardem Patapoutian和他的同僚Bertrand Coste也考慮了相同的問題。他們運用了一種特別的老鼠細胞：每次被輕輕一戳，這種細胞就會產生出可以被量度到的電流，代表它們對觸感的反應；Patapoutian與Coste再在每一批這樣的細胞之中壓抑一條不同的基因，令這段基因無法發揮它的功能；假如在壓抑某一條基因以後相對的一批細胞不再對觸覺有反應，那麼這段就是我們在尋找的基因了！經過好幾個月的努力，Patapoutian與Coste終於發現了兩條這樣的基因，取名為Piezo1及Piezo2，也就是希臘語「壓力」的意思。
這種能夠讓細胞感應壓力的蛋白質，自然迅速成為大家研究的對象。Piezo1和Piezo2由大約2,500個氨基酸組成，比一般哺乳類動物的蛋白質長五倍；然而過往利用X光或磁力共振的技術，對分析這麼複雜的蛋白質構造並不是十分有效。清華大學的蕭百龍副教授曾經是Patapoutian研究團隊的成員，自然對這個課題很有興趣：在2015年他利用低溫電子顯微技術，成功找出了Piezo1的結構，而其他的研究團隊之後也發表了更高解像度的結果。
形狀似螺旋槳 缺基因不會痛
這種蛋白質的形狀，看上來其實有點兒像傳統的電風扇或螺旋槳：從中央的部分伸出三條像扇葉的構造，而每條這樣的「扇葉」也是略呈弧狀。科學家們也已有一些Piezo蛋白質是怎樣運作的猜想，但暫時還未能將它們驗證：現在我們只能夠觀察獨立存在於實驗室的Piezo蛋白質，但一些研究團隊已經在嘗試察看它們在人造細胞膜上運作的情況了。
如前所述，這些Piezo基因在身體中擔當着多種的角色。已有實際病例顯示，Piezo基因出現問題的病人，對感受自己身體活動會有困難：假如沒有視覺的輔助，這些病人會感覺不到自己的肢體在哪裏，以至要直線走路也有問題；把震動中的音叉貼近他們的皮膚，他們其實是依賴聽到的聲音去知道音叉是否在震動，因為一旦讓他們戴上隔音的耳罩，他們就不會察覺音叉的震動了。
Piezo基因與感覺痛楚也有關係，如果把辣椒中令我們感到辛辣的物質（也就是辣椒素capsaicin）注射入老鼠的身體之中，牠們對痛楚的感覺會變得異常敏感：就好比被太陽曬傷的皮膚，輕輕地一按也會為我們帶來無比的痛楚。然而，缺乏Piezo基因的老鼠，卻不會有這種敏感的反應。對Piezo的研究，也許在未來會幫助我們在醫療上處理痛楚呢。
■張文彥 香港大學理學院講師
短暫任職見習土木工程師後，決定追隨對科學的興趣，在加拿大多倫多大學取得理學士及哲學博士學位，修讀理論粒子物理。現任香港大學理學院講師，教授基礎科學及通識課程，不時參與科學普及與知識交流活動。
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