植物化学物质:美味又可怕
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各位听众，你们好!你已经收听了研究植物!我是梅丽莎·佩特鲁泽罗，主持人，《大英百科全书》植物与环境科学编辑。yabo亚博网站首页手机谢谢你的加入。我想你今天一定会大吃一顿。到目前为止，这些剧集大部分都是在有机体层面上，讲述了关于红树林，巨型海藻,一个巨大无比的真菌,一个发臭的阳具花-真的很有趣，如果我自己这么说的话。但这次我要改变一下，我们要从生物化学/民族植物学的角度来谈谈植物和它们制造的化学物质，以及这些非凡的化合物是如何影响人类的，又是如何被人类使用的。我对这个话题感到非常兴奋，因为有这么多的内容要讲，所以这将是一个特别的两集。所以，当我们讨论植物化学物质如何以某种方式跨越生物王国，以美味、痛苦、改变思维、治疗甚至致命的方式影响人体时，一定要抓住这两个部分。我希望这引起了你的注意!这将是一次令人着迷的旅行。
在我们讨论具体问题之前，首先我要谈谈生物化学侧面的事情。植物(和真菌而且藻类)具有非凡的化学制造能力。其中许多化学物质被称为次级代谢物。而初级代谢物是存在于所有植物细胞也是最基本的生命所必需的，比如氨基酸，蛋白质，糖等等，次生代谢产物几乎是你在植物王国中发现的所有其他化学物质。认为尼古丁在烟草，例如，或橡胶从橡皮树。次生代谢物具有令人难以置信的一系列功能，其中许多我们甚至不了解。初级代谢物存在于每一个细胞中，次级代谢物通常只存在于植物体内的某一部分。例如，一种特殊的毒药可能只存在于未成熟的水果中，或者一种色素只存在于花中。这些化学物质的作用包括吸引传粉者，使植物在与其他植物的竞争中具有优势，防止紫外线辐射(如果你一生都暴露在阳光下，这一点非常重要)，或者发出种子或水果准备传播的信号。次生代谢产物是那些特殊的化学物质，它们赋予植物颜色、气味、味道和药理特性。我们谈论的是成千上万种化学物质，正如我所说，这就是为什么这个话题将分两集讨论。
某些化学物质——或某些类型的化学物质——可能是某一植物科或某一属的所有成员的特征，而另一些化学物质可能只在全世界的一个物种中存在。还有一些次级代谢产物，即"植物化学物质，它们也被称为“奇迹般”，在不相关的植物中多次出现进化。也就是说，一些物种独立地产生了相同(或非常相似)的化学物质，作为对它们特定环境有用的东西。例如，你可以找到同样的柠檬香味化学物质，柠檬醛，柠檬草，柠檬马鞭草柠檬桃金娘，柠檬香膏，和其他一些不兴奋，但柠檬植物。就像香茅柠檬醛是一种类似的化学物质，它可能具有一些驱虫特性，这是多种植物自己发现的。植物基本上是太阳能驱动的化学制造工厂，进化引导了如此多令人难以置信的化合物的合成，以帮助它们茁壮成长。作为不能移动来保护自己或吸引配偶或将后代送到外面世界的生物，植物依赖化学物质来完成这些工作。令人着迷的是，尽管我们认为自己与植物如此不同，但我们也是生化生物，这些植物化学物质可以以惊人的方式与我们的身体相互作用。
好了，我们已经稍微介绍了一下次级代谢产物，现在我们要深入研究一些例子和故事。
为了让我们开始了解植物化学物质是如何与我们相互作用的，我认为我们应该从一些最熟悉和最容易接触的次级代谢产物开始:那些与味觉和风味有关的物质。为此，请允许我向你们介绍一种最美味的植物，也是我最喜欢的植物之一，薄荷科，唇形科。(附注:植物科的拉丁名称都以后缀结尾-aceae，你会听到各种各样的发音。拉丁毕竟是一种死语言。我相信有人知道它应该怎么说，但我经常听到“ay-cee-ay”或“ay-cee”，所以我就这么说。)所以，回到薄荷科。这非常有趣，我们所知道和喜爱的很多草药，尤其是在西餐中，当然在东方也有，都是用这些植物调味的。这些包括薄荷，你可能已经猜到了，所有的罗勒，圣人，迷迭香，牛至，百里香，柠檬香膏，薰衣草．...这样的例子不胜枚举。但是，如果你想想这些不同的草药是如何相似地撞击你的舌头和鼻子的，你可能会直觉地发现它们的次级代谢产物，它们的精油，都是有化学关系的。所有这些温暖的气味和味道都很芳香酚醛化合物，是许多家族成员的特征。这些化学物质储存在植物腺体的油滴中，通常在叶子和茎中。我们人类已经找到了如何提取这些微小液滴的方法，现在许多液滴被广泛用于芳香疗法。它们被称为“精油”，因为它们曾经被认为是植物的精华，它们在传统和草药中确实有很长的使用历史。当我们用薄荷科的草药和许多其他草药和香料烹饪时，油会进入我们的食物中，而且，值得注意的是，我们的舌头和大脑把它们理解为美味的东西。
另一个味道丰富的家族是胡萝卜家族，伞形科，这也会出现在本集的一些其他类别中。这个家族里有很多化学制品!然而，就草药和香料而言，胡萝卜家族给我们带来了莳萝，孜然，葛缕子籽，茴香，欧芹，独活草，茴香香菜和香菜植物的小干果，香菜。所有这些令人振奋的味道也都归功于神奇的植物化学，以及我们的味蕾感知这些次生代谢产物的神奇方式。(旁注:如果你讨厌香菜，怪你的基因，而不是植物化学物质!一种基因变异导致天堂的美味礼物对你来说尝起来像脏肥皂。对此我很抱歉。你真的错过了。)
当然，有一个很长的草药和香料的清单它们为世界上的美食增添了风味，所有这些都是令人愉快的，因为植物能够产生化学物质，与我们的身体产生美味的相互作用。并不是每一种草药或香料都含有精油，尽管其中很多都含有。令人惊讶的是，并不是每一种与味道有关的次生代谢产物都只是被我们的味蕾被动地感知到。外面有一种植物，叫做奇迹的水果这种化学物质实际上会改变你舌头的感知。在这种生化能力的巧妙展示中，神奇水果能暂时让酸的东西尝起来甜!事实上，我在《大英百科全书》上写了yabo亚博网站首页手机一篇关于这种植物的文章(拍着我的背)，了解到这一点真是太不可思议了，我不得不自己去买水果尝尝。我没有失望——十分之一，推荐!在大约45分钟的时间里，你和你的舌头可以享受一个没有酸味的世界。你可以在咖啡或茶中加入柠檬汁，这样你就得到了一种甜味饮料，我补充一句，它不会导致血糖升高。事实上，你可以舔一下柠檬，它尝起来就像一些你从未尝试过的美味甜美的水果。但是在吃神奇水果的时候不要吃太多柠檬，因为你仍然会被柠檬烫伤舌头柠檬酸你不再品尝了。问我怎么知道的。
但让我重申一下，所有这些都是舌头层面的化学变化，而不是幻觉以免你以为我在向你推荐一些疯狂的植物药(下一集会详细介绍)。不，神奇水果中的活性化学物质是一种次级代谢产物，被称为奇迹素，是由一位日本科学家发现的。它是一种与人体受体结合的糖蛋白的味蕾，暂时阻断和改变酸味食物的感知。水果和提取物被用来帮助化疗味觉改变的病人。它还有望成为一种非升糖低卡路里的甜味剂，尽管还没有人真正开发出这种想法。这就是你的百万美元的想法，可以让我们远离糖瘾。开始吧，有进取心的听众。我们也不知道奇迹素对这种植物有什么作用，所以这是另一个研究领域。但是，这种随机水果中的随机化学物质能够极大地影响人类的舌头，这难道不是不可思议的吗?它是如此出乎意料，如此小众。
说到舌头和植物化学物质(你喜欢那个segue吗?)，现在是时候提到辣了辣椒。辣椒属的辣椒辣椒它们从一种氮化合物中获取热量辣椒素有时还有其他化学物质，如辣椒素。这些辛辣的化学物质存在于辣椒果实、内部肋骨和保存种子的精干部分。与草药和香料的次级代谢产物不同，辣椒素对我们的舌头起作用的方式是不同的。它激活了一种叫做TRPV1的蛋白质，这种蛋白质通常能感知热量，比如热饮或披萨上的灼热奶酪。当这种蛋白质被辣椒素触发时，就像喝热饮一样，你的大脑会迅速告诉你的舌头，你的嘴里有热量，并发出有益的疼痛信号。所以，辣椒素并不是一种味道，而是一种疼痛——这是世界各地的人们对辛辣食物的一种轻微的烹饪受虐。
那么，为什么辣椒会产生这样一种燃烧化学物质呢?嗯，阻止种子食草是显而易见的答案，但这个故事实际上很酷，因为进化是惊人的。啮齿动物其他小型哺乳动物倾向于用牙齿磨碎温和的辣椒种子，这意味着没有存活的胚胎能通过消化道。鸟然而，吞下整个种子，它绝对被认为是有益的种子传播者。因此，经过数百万年的研发，也就是进化，辣椒提出了一种化学战策略，通过燃烧啮齿动物的舌头来阻止它们，但不影响鸟类，因为它们缺乏特殊的TRPV1舌头蛋白质。所以，辣椒和辣椒素实际上是在欢迎唯一有用的动物——鸟类来吃它们的果实。很漂亮，是吧?
当然，我也有自己的胡椒故事。我喜欢园艺，几年前，我在当地的苗圃看到一种叫做bhut jolokia的辣椒在出售，它下面的小牌子上简单地写着“非常辣”。我丈夫特别喜欢辛辣的亚洲菜，我们都喜欢做饭，所以我把这株小植物带回家了。它长成了一株漂亮的辣椒，是我种过的最漂亮的一株——高大，青翠，果实累累。最后我们选了一条，我丈夫切了两小块肉，把它们放在摩洛哥炖菜里炖了大约五分钟，然后把它们捞出来。五分钟。然后我们试着吃了这个炖菜。现在，我喜欢辣味。我丈夫，就像我说的，喜欢很辣的——你知道，就是那种汗流浃背的辣。但这种高温是天文数字。 The first bite of that stew felt like I was putting a burning light bulb in my mouth; there really felt like there was literal heat everywhere—in my mouth, in my nose, in my sinuses. We were crying and laughing, because it was so ridiculous, and trying to douse it with water and then with milk. It was hot and thoroughly unpleasant and painful. The stew was completely inedible, though we did take a few tentative sips more for science, of course. Uh, then I looked it up more carefully, and the bhut jolokia is actually a type of鬼椒。2007年，鬼椒成为了世界上最辣的辣椒。它们后来被“卡罗莱纳死神”取代，但这对我们的嘴来说并不重要。在衡量辣椒辣度的斯高维尔辣度量表上，鬼椒的辣度超过1,000,000个斯高维尔辣度单位，比辣椒辣400倍塔巴斯科辣沙司！一个jalapeño，作为参考，只有高达8000斯科维尔单位，所以难怪我们受苦!我还学会了在没有阅读相关资料之前不要购买“非常辣”的神秘辣椒。
辣椒和辣椒素将帮助我们过渡到下一组植物化学物质——那些造成疼痛的化学物质。本集的这一部分将展示一些植物和它们的化学物质，它们会伤害人体。当然，如果摄入植物和植物化学物质，会对人体造成伤害，但我把致命的植物留到第二部分，所以不要错过!既然我们刚刚讨论了辣椒，我想我们应该从会让你感到灼伤的植物开始，我有两个令人兴奋的例子，希望你个人不熟悉。
我们从我的地盘开始，从毒番石榴它分布在佛罗里达州南部沿海地区、加勒比海地区以及中美洲和南美洲的部分地区。它看起来像一棵苹果树，在一些讲英语的地区甚至被称为“海滩苹果”，但不要被愚弄了。它在西班牙语中的名字，死亡之夜这个名字更能表达它的本质，翻译过来就是“死亡的小苹果”。如果你吃了这种长得像苹果的水果，会对你造成伤害，甚至可能会杀死你，但这种植物的所有部分都被认为是剧毒的。仅仅是触摸它就会给你带来非常痛苦的水泡接触性皮炎。这种树的汁液特别有效，燃烧木材会产生含有化学物质的烟雾，会让你的角膜发出嘶嘶声。这种树的化学成分非常强烈，即使是在暴风雨中站在它下面，也会被从树叶和树皮上滴下来的雨滴烫伤。可悲的是，有很多报道说，在下午下雨的时候，游客们只穿着泳衣，在manchineel下躲避，为他们的无知付出了痛苦的代价。许多地方确实会用红色的X标记树木，或者用标志设置路障，但很明显，这是一棵野生树木，不可能到处都有标记。所以，这里的教训是，当你去某个地方旅行时，了解一些植物是有好处的，也要像当地人那样做，不要惹毛番荔枝。它已经搞清楚了生化战争。
工厂配备了大量腐蚀性化学物质。它竭尽全力在身体的每个部位制造一系列有害的代谢物，但我找不到一个很好的来源来解释为什么。有一种理论认为，也许它可以阻止生活在树内的动物，比如穴居鸟或其他动物，但说实话，所有这些毒性似乎有点多余。有趣的是，它的许多化学物质中至少有一种是酯被称为phorbol，用于生物医学癌症研究，它提醒我们，即使是最令人讨厌的生物对我们来说也可能真的很重要。我们几乎还没有开始探索数以万计的植物化学物质的潜力，这是保护生物多样性的一个令人信服和实用的论点。你永远不知道外面的植物在酿什么，所以我们还是留着它们以防万一吧。当然，无论某些东西对我们是否直接有用，我认为即使是有毒的生物也应该有生命和栖息地。
当然，除非他们是侵入性的还有痛苦的物种，比如我们接下来要讲的植物大猪草。猪草就像它们的名字一样吸引人。这些高大的欧亚胡萝卜亲戚(记住，我说过我们会再看到胡萝卜家族)被认为是外来入侵物种在北美。他们很讨厌。它们用一种叫做呋喃香豆素或呋喃香豆素的化学物质保护树叶和汁液。呋喃香豆素引起植物性皮炎发朵意思是“工厂”照片意思是“光”，还有性皮炎意思是“皮肤发炎”。这些可怕的化学物质会削弱你皮肤的处理能力紫外线辐射。所以，如果你在阴凉处碰到猪草，你可能不会注意到任何东西，但当你走进阳光下时，你突然(或在48小时内)有一个严重的、起泡的、肿胀的化学烧伤。有些烧伤可能是二度甚至三度烧伤，还会留下疤痕。它的照片真的很可怕;我不建议你用谷歌搜索这些图片。如果进入眼睛，你就会失明。真的很可怕。
此外，猪草并不是唯一能做到这一点的植物!令人惊讶的是,许多柑橘类水果也含有这些化学物质，这种烧伤通常被称为“玛格丽塔烧伤”或“柠檬病”(l-i-m-e)．值得庆幸的是，被柑橘灼伤的情况非常罕见，这就是为什么你可能从未听说过这种现象，但是，你知道，下次在阳光下做酸橘汁腌鱼的时候要小心。
那么，呋喃香豆素是怎么回事呢?我又要说它们是为了威慑食草动物吗?是的!是的，我是。但这些次生代谢产物似乎也能抵御真菌的攻击，所以这些植物可能主要是为了预防真菌疾病而开发它们，并获得了威慑食草动物和可怕的燃烧不知道的人类的次要好处!植物化学物质是不是很酷?
接下来，我想从燃烧的植物转向刺人的植物。我想你们应该很熟悉小荨麻。它几乎在世界各地都有，我想很多人都至少有过一次与这些带刺的叶子发生过冲突。有趣的故事:我并不是在荨麻周围长大的，当我终于搬到荨麻生长的地方时，我有一个坏习惯，就是抓着叶子看看它是哪种薄荷。它不是造币厂。我终于学会不做一个愚蠢的植物学家，现在可以单凭视觉识别刺荨麻。荨麻的叶子和茎上覆盖着植物毛发，称为毛状体，许多荨麻的毛状体经过高度修饰，嗯，具有刺痛性。这些微小的毛发有一个球茎状的尖端，当你刷到植物上并折断小鳞茎时，大量非常微小的皮下针就会刺穿你，给你带来充满刺痛的鸡尾酒。而且，因为植物是如此壮观，这款鸡尾酒中包含的是组胺你可能知道它因过敏而出名;5 -羟色胺一种与人类情绪有关的动物神经递质(在一些动物毒液中也有);乙酰胆碱，动物中的另一种神经递质;而且甲酸，这是在大多数蚂蚁。那里发生了太多事情了!虽然许多植物合成的次生代谢产物是植物王国所独有的，但有一种植物却能合成如此多的化学物质，这些化学物质在动物王国中非常重要，而且它正在制造这些化学物质来伤害动物!哦，我喜欢。正如你可能亲身经历过的，所有这些刺激性的针和它们微小的疼痛注射会给你一种非常不舒服的刺痛感，但通常不会超过12小时。荨麻在很多地方都被用作传统药材，如果你先把它煮熟，你就可以吃它，没有任何后果。所以，它是有害的和有益的!
我们的下一个工厂是我们的最后一个工厂，它真的很了不起。我希望你准备好了。冒险进入澳大利亚东北部的热带雨林，你可能会遇到一种有点像噩梦的植物。金缕梅是荨麻的近亲，具有类似的针状毛发，但与金缕梅中的化学物质对人的影响相比，用荨麻刷的不适甚至都不是一个小问题。首先，让我们来谈谈如果你甚至不碰它——如果你只是靠近它——会发生什么。显然，这些针头很容易通过空气传播，吸入它们会刺激你的呼吸道，让你猛烈地打喷嚏，然后你可能会在一两天内产生一些非常恶心的带血的粘液。在这棵树周围工作的护林员和科学家必须戴上防毒面具。但假设你不小心爬到了树上。毒液含有多种植物化学物质，包括一种强效神经毒素，仅这些就会引发强烈的过敏反应，有时甚至会导致过敏性休克。刺痛会在接触部位造成极度的，虚弱的疼痛，但稍后，也会在你的淋巴结。人们有各种各样的描述，感觉就像被酸烧伤，触电，或被大手压扁。有一个可怜的人，被这种植物打了脸和胳膊，疼得好几天都睡不着觉，他说这种痛是绝无比的。有几个关于马的故事，因为疼痛而发狂，在被刺伤后从悬崖上跳下去死去。我甚至读到有两个人因为疼痛住了36个小时的医院，但没有任何反应吗啡。这还不够糟糕，这种疼痛可能会持续几天或几周，由洗澡或温度变化、疼痛部位压力等因素引发。有些人甚至在发病后数月或数年都有这种症状。这种刺的寿命被认为至少部分是由于一种叫做moroidin的化学物质。Moroidin是一种不同寻常的肽，值得庆幸的是，它有希望成为一种抗癌剂。再说一次，这些植物化学物质，即使是在可怕的植物中，也可能对人类非常有用。
你可能会认为像金兔兔这样全副武装的动物不会受到食草动物的伤害，但是，唉，似乎有很多昆虫至少有一个有袋类动物发现叶子很好吃。我不知道这种有袋类动物究竟有什么样的防御能力，但植物和昆虫通常都参与了一场众所周知的进化军备竞赛。植物对昆虫捕食者进行物理或生化防御，然后昆虫进化出一种抵抗或变通方法来抵御这种防御。基本上，这种情况会一直持续下去，直到其中一方的策略陷入进化的死胡同，要么屈服于被吃掉，要么找到一种新的植物来吃。这种类型的进化压力是我们今天讨论的许多植物化学物质背后的原因，特别是这些痛苦的植物和它们的防御性代谢产物。
好了，现在你已经听到了一些例子，关于植物产生的化学物质与我们的远亲身体相互作用的各种方式。从让我们的食物变得美味有趣的无数种味道，到让我们烧伤、刺痛或致残的防御性化学物质，植物次生代谢产物就像产生它们的植物一样多样而有趣。我希望这个关于美味和痛苦植物的小调查既有趣又有用。植物不仅仅是被动的生物，它们也不仅仅是坐在那里生产氧气光合作用本身就是一个生化奇迹!我希望有时间能谈谈。不管怎样，下次一定要收看第二部分，我们将继续讲述植物及其化学物质改变我们的大脑，治愈我们的身体，或者直接杀死我们。一定会很好玩的。
《大英百yabo亚博网站首页手机科全书》，我是Melissa Petruzzello，您刚刚收听的是研究植物!第12集，“植物化学物质:美味和可怕”，由库尔特·海因茨制作。下次见，保持好奇心!
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