日本冉冉升起的科研明星:户田康佳

这是自然指数关于日本新兴早期职业研究人员的系列简介中的第四篇。

户田康香是2022年日本杰出女性研究员，这是日本科学技术厅(JST)授予的年度荣誉。Toda是东京明治大学的分子生物学家，她被授予100万日元(7560美元)的奖金，以表彰她在追踪鸟类和灵长类动物味觉受体进化方面的工作。

Toda说，她的研究结合了两种热情:食品科学和动物(她最初接受过兽医培训，并获得了兽医资格)。她特别着迷于品味的概念。“这是我们非常熟悉的东西，是我们可以直接感觉到的东西。”

自然指数2023日本

几个世纪以来，科学家们已经认识到四种基本的味道:甜、酸、咸和苦。第五种强烈的咸味被称为鲜味，存在于蘑菇或成熟奶酪等食物中，于1909年被发现(尽管它在21世纪初才被更广泛的科学界接受为基本味道)。

这第五种味道——在日语中是“咸味”或“美味”的意思——是户田丰十多年前在一家大型酱油生产商野田的龟甲万工作时开始探索的。

这种流行的亚洲调味品含有大量的谷氨酸，使鲜味具有独特的风味。“我们想确定人类鲜味感受器是如何检测谷氨酸的，”在龟甲万做了十年研究员的户田解释说。

在此期间，该公司资助她在东京大学(University of Tokyo)攻读农业博士学位。Toda和她的大学同事开发了一种测量味觉感受器反应的方法¹并描述了涉及人类和小鼠的分子机制²．测量受体反应的技术是一种基于发光的分析，包括水母衍生的光蛋白，当受体被激活时，会发出不同数量的蓝光。户田将这个阵列描述为她迄今为止最自豪的成就，这对她后来的研究至关重要。她说:“我们使用新的分析方法揭示了许多现象。”

这让户田文雄解开了人类如何能够感知谷氨酸的进化故事。古生物学研究表明，我们的灵长类祖先体型很小。它们主要吃昆虫，昆虫富含谷氨酸和核苷酸等氨基酸。“它们的鲜味感受器对核苷酸高度敏感，这使得昆虫看起来很美味，”她说。

随着时间的推移，灵长类动物的体型越来越大，它们的饮食也变得多样化，包括树叶——这是一个令人困惑的转变，因为树叶含有大量苦味化合物和谷氨酸，但不含核苷酸，所以它们“可能不好吃”，Toda说。

但是，当她和她的合作者分析了来自大猩猩、猩猩和吼猴等不同谱系的灵长类动物的味觉受体反应时，他们发现，与体型较小的灵长类动物相比，体型较大的灵长类动物对谷氨酸更敏感^3.．

她解释说，这表明它们的鲜味感受器逐渐进化到可以检测树叶中的谷氨酸，这使得大型灵长类动物能够克服苦味，过渡到包括植物的饮食。

这种味觉感受器在进化上的用途并不仅限于灵长类动物。像所有的鸟类一样，蜂鸟缺乏甜味感受器，但它们的主要食物是甜的花蜜。2014年，户田和同事发表了一篇论文⁴详细解释这一现象的潜在原因:蜂鸟的鲜味感受器随着时间的推移而进化，能够检测糖。

然后，研究人员想知道是否在鸣禽中发生了类似的变异——鸣禽是当今世界上最大的鸟类群体。2021年，他们报告说，答案似乎是肯定的⁵．

Toda说，这种感觉的转变对它们后来的进化产生了深远的影响。通过拓宽食物来源，鸣鸟能够成功地在不同的环境条件下生存。今天，世界各地发现了4000多种鸟类，约占所有鸟类的一半。

接下来，户田想把注意力转向无脊椎动物，弄清楚它们什么时候失去了探测鲜味的能力，以及为什么会这样。她从JST获得的最新奖项“是一个惊喜和巨大的荣誉”，在一个只有不到17%的研究人员是女性的国家，这激励了她。她说:“我希望像我这样的模范案例能够帮助激励新一代女性科学家。”