Bật chợt khi đụng phải vật nóng quá hay lạnh quá, bạn rụt tay lại. Vì sao vậy? Mời bạn cùng tìm hiểu.
Cách cơ thể tự vệ trước nóng, lạnh
Trên thực tế, nhiệt độ cực nóng hay cực lạnh đều gây ra những vết phồng rộp trên da. Thế nhưng bộ não con người lại phản ứng với nhiệt độ cực đoan theo cùng cách giống nhau. Da và các dây thần kinh trong da chịu trách nhiệm về cảm giác sờ chạm. Các nhà sinh học gọi là "somatosensation" thực sự là do một chuỗi nhiều cảm giác gây ra.
Sự nhận biết này nhờ xúc giác, hay còn gọi là sự nhận biết các kích thích cơ học trên da. Còn khả năng tự cảm nhận vị trí và phương hướng của cơ thể, đau thụ cảm (proprioception), là khả năng của cơ thể trước các kích thích nguy hiểm.
Sơ đồ mô tả cơ thể phản ứng trước nhiệt độ
Dù kích thích bởi hóa chất hay nhiệt độ, cơ chế đau thụ cảm đều khiến cơ thể cố thoát khỏi. Khi bạn đưa tay vào ngọn lửa, cảm giác nóng kích thích cơ thể rụt tay lại càng nhanh càng tốt.
Nhà thần kinh học Jorg Grandl, Đại học Duke cho biết: "Nguyên tắc căn bản là các dây thần kinh giác quan sắp xếp ở suốt cơ thể bạn có một chuỗi các kênh được kích hoạt trực tiếp do nhiệt độ nóng hoặc lạnh."
Các nhà nghiên cứu đã chứng minh được rằng các kênh này gồm các proteins ẩn trong các vách dây thần kinh có liên quan trực tiếp với kích thích do nhiệt độ. Kênh được biết rõ ràng nhất là TRPV1, chịu trách nhiệm phản ứng với nhiệt độ cực nóng. Bình thường TRPV1 không hoạt động cho đến khi kích thích đạt 42 độ C (hay 107,6 độ F), là mức nhiệt rất nóng. Khi da bạn chạm phải ngưỡng nhiệt độ đó, kênh này được kích hoạt, và sau đó nó tiếp tục kích hoạt toàn bộ hệ thần kinh, tạo ra một tín hiệu truyền tới não với một thông điệp làm bạn la lên: "ối "
Cấu trúc phân tử 2 chất TRPA1 và TRPV1
Grandl giải thích : "Với cái lạnh, về nguyên lý, cơ chế tương tự này cũng được áp dụng," nhưng do một loại protein khác là TRPM8 phụ trách, khi tiếp xúc với phần nhiệt độ mát và chưa tới mức quá lạnh, gây đau đớn. Đối với kích thích bởi nhiệt độ cực lạnh, thì protein TRPA1 đảm nhiệm.
Các nhà khoa học nhận thấy ba loại protein TRPV1, TRPM8 và TRPA1 kết hợp với nhau giúp da có khả năng nhận biết các mức nhiệt độ và giúp cơ thể phản ứng lại tương ứng. Các protein này có nhiệm vụ báo động để bạn tránh khỏi nhiệt độ quá nóng hoặc quá lạnh.
Cơ thể còn được bảo vệ trước các kích thích hóa học
Chúng ta đều biết, nhiệt độ không phải là duy nhất kích thích thụ thể, bởi các chất sinh học cũng có thể gây ra kích thích. Chẳng hạn chất TRPV1, vốn được kích hoạt ở nhiệt độ cực nóng, cũng có thể bị kích hoạt bởi chất capsaicin có trong trái ớt cay. Tương tự TRPM8, phản ứng với sự mát lạnh của bạc hà; còn chất TRPA1 được gọi là "thụ thể wasabi" bị kích thích bởi mù tạt.
Tác động qua lại của chất capsaicin trong ớt cay và thụ thể TRPV1
Tại sao thực vật lại tiến hóa để có những hóa chất có thể kích thích các thụ thể vốn được kích thích bởi nhiệt độ?
Nhà sinh học phân tử Ajay Dhaka, Đại học Washington giải thích rằng: chất capsaicin không gây tác động gì với TRPV1 ở cá, chim hay thỏ, trong khi nó gây phản ứng với cùng thụ thể ở người. Ông nói: "Vì thế, có thể là các loại cây đã tiến hóa với chất capsaicin để khiến một số loài không thể ăn được nó, để nó được yên thân" trong khi vẫn giữ nguyên vị ngon miệng với một số loài khác.
Ớt chưa chất cay capsaicin
Có lẽ việc các loài cây đã tìm ra một cách để tấn công vào khả năng nhận biết nhiệt độ của cơ thể con người, hay tiến hóa để tạo ra các hợp chất có thể tác động vào cùng các thụ thể gây đau khi bị nóng lạnh.
Sự thật là chúng ta đổ mồ hôi khi ăn ớt xanh không phải vì bất cứ đặc tính vốn có nào của loại ớt này, mà chỉ vì hợp chất capsaicin và sức nóng kích thích các dây thần kinh dưới da và với cả cơ thể theo cùng một cách như nhau.
Như vậy một số loài thực vật đã tận dụng các thụ thể sẵn sàng phản ứng với chất kích thích của cơ thể con người, để tìm ra một mẹo giúp chúng tránh bị ăn sạch ... Tuy nhiên con người đã tìm ra cách để thưởng thức vị nóng khó chịu của ớt cay và hương vị chảy nước mắt của mù tạt wasabi.
Có thể những gì bạn đang cảm thấy là kết quả của hàng triệu năm đấu tranh để tiến hóa giữa thực vật và động vật. Và trong cuộc chiến đó, cho tới giờ, có vẻ như con người đang là phe chiến thắng.
BS. Ninh Hồng
(theo BBC)