論文第一作者、Zuker實(shí)驗室博士后研究員HojoonLee說(shuō)，檢測甜味、苦味、咸味、酸味和鮮味（umami）的能力是天生的。他說(shuō)，“我們生來(lái)就討厭酸味或苦味，喜歡甜味。”

　　盡管可能看起來(lái)味覺(jué)僅是一種愉悅或輕度惡心的問(wèn)題，但是這些反應是存活的關(guān)鍵，特別是對其他的動(dòng)物而言。甜味能夠標志著(zhù)營(yíng)養豐富的食物，而苦味能夠標志著(zhù)致命的毒藥。

　　對如此重要的任務(wù)而言，味覺(jué)系統具有顯著(zhù)高的細胞周轉率。舌頭上的檢測味道的細胞就像是一串圣誕燈，不斷地死掉和被替換。這些細胞被稱(chēng)作味覺(jué)受體細胞（tastereceptorcell），位于味蕾上，僅存活大約兩周的時(shí)間，這意味著(zhù)干細胞需要持續地產(chǎn)生新的味覺(jué)受體細胞。

　　Zuker說(shuō)，這些味覺(jué)受體細胞較短的壽命產(chǎn)生一種難題：在如此高的細胞周轉率下，這種味覺(jué)系統如何可靠地完成它的任務(wù)？要讓這種味覺(jué)系統發(fā)揮作用，味蕾中的細胞與神經(jīng)元之間的連接每次必須正確地重新建立。Zuker說(shuō)，“如果不能夠正確地連接，那么這將觸發(fā)錯誤的行為反應。”但是這種味覺(jué)系統如何完成這一壯舉是個(gè)謎。

　　Lee說(shuō)，“本質(zhì)上，人們對這種味覺(jué)系統的神經(jīng)連接知之甚少。”利用復雜的遺傳學(xué)技術(shù)和單細胞功能性成像，Zuker、Lee和同事們通過(guò)基因改造，培育出具有混亂的味覺(jué)系統的小鼠。隨后，他們觀(guān)察了苦味受體細胞與甜味神經(jīng)元或者甜味受體細胞與苦味神經(jīng)元之間如何錯誤地建立連接。

　　每種味覺(jué)受體細胞檢測這5種味道中的一種。當一種味覺(jué)受體細胞檢測到一種化學(xué)味道時(shí)，它就立即發(fā)揮作用。這種活性就被剛好位于小鼠耳朵后面的神經(jīng)節神經(jīng)元（ganglionneuron）捕捉到。這些神經(jīng)元將來(lái)自舌頭的味道信息發(fā)送到大腦中。

　　為了找出神經(jīng)節神經(jīng)元如何發(fā)現和重新連接正確的新產(chǎn)生的味覺(jué)受體細胞，Zuker、Lee和同事們著(zhù)重關(guān)注苦味和甜味。利用一種被稱(chēng)作RNA測序（RNA-seq）的方法，他們發(fā)揮兩種分子可能作為關(guān)鍵性信號發(fā)揮功能。檢測苦味的味覺(jué)受體細胞（即苦味受體細胞）產(chǎn)生一種被稱(chēng)作SEMA3A（Semaphorin3A）的分子，而檢測甜味的味覺(jué)受體（即甜味受體細胞）細胞大量地產(chǎn)生一種被稱(chēng)作SEMA7A（Semaphorin7A）的分子。已知這兩種分子有助正確地建立神經(jīng)回路。

　　接下來(lái)，這些研究人員利用突變小鼠開(kāi)展測試，在這種突變小鼠中，檢測苦味的味覺(jué)受體細胞缺乏SEMA3A。大多數神經(jīng)節神經(jīng)元通常與檢測苦味的味覺(jué)受體細胞建立連接。但是，在缺乏SEMA3A的情形下，之前的苦味神經(jīng)節神經(jīng)元擴大它們的技能，與其他類(lèi)型的味覺(jué)受體細胞建立連接。他們發(fā)現，將近一半的苦味神經(jīng)節神經(jīng)元也對甜味、鮮味和咸味作出反應。

　　更多的混亂發(fā)生了。當小鼠經(jīng)過(guò)基因改造使得它們的甜味受體細胞和鮮味受體細胞（而不是期待的苦味受體細胞）表達苦味信號SEMA3A時(shí)，這些在正常條件下對苦味作出反應的神經(jīng)節神經(jīng)元如今也對甜味作出反應。這些小鼠的行為反映了這種混亂。它們很難區分開(kāi)淡水和添加苦味化學(xué)物奎寧的水。

　　當利用經(jīng)過(guò)基因改造讓檢測苦味的味覺(jué)受體細胞表達甜味信號SEMA7A時(shí)，這些研究人員也取得類(lèi)似的結果。通常對甜味作出反應的神經(jīng)節神經(jīng)元如今也開(kāi)始檢測苦味。

　　這些結果證實(shí)新生的味覺(jué)受體細胞中的特定化學(xué)信號能夠引導合適的神經(jīng)細胞靠近它們，從而建立導致合適的味覺(jué)產(chǎn)生的細胞連接。Zuker說(shuō)，“當新的味覺(jué)受體細胞產(chǎn)生時(shí)，它們提供合適的指令來(lái)建立合適的連接。”

　　這些實(shí)驗室在小鼠體內開(kāi)展的，不過(guò)鑒于人類(lèi)和小鼠味覺(jué)系統存在著(zhù)較高的類(lèi)似性，Lee猜測這些結果可能也適用于人體。通過(guò)揭示這種味覺(jué)系統如何持續地自我重建，這項研究可能導致人們更加深刻地理解這些味覺(jué)是如何組裝和建立連接的，以及它們的信息如何到達大腦。