生物學上，辣椒的辣不屬於味覺或嗅覺，而是一種本能和直覺上令人不適的灼熱感。動物不偏好這種感覺，但是人類卻對這樣的刺激躍躍欲試。至於為什麼辣椒會在各種料理中這麼普遍，以及為什麼有些人即使受盡折磨，也要嚐一口那辣死人的滋味，科學上有幾種解釋，不過到目前都還沒找到完全讓人信服的理由。其中一個理論講的是地域性：吃辣會使人流汗，可以幫助散熱，所以辣椒在熱帶地區比較常見。但是這個說法不能解釋，為什麼寒冷地區的人也逐漸吃起辣來了。另一個理論認為，吃辣可以刺激感官：食品科學作家哈洛德．麥克吉（Harold McGee）表示，嘴巴裡和舌頭上的神經受到灼熱的刺激後，味蕾會短暫的對觸覺和溫度變化等變得比較敏感，這麼一來，食物的味道嚐起來會更鮮明、更令人愉悅。但另一方面也有科學證據指出，辣椒造成的灼熱感，其實會讓神經的感覺變得比較遲鈍。
人類「吃辣」這件事可說是生物學上一大懸案。credit：Suzie’s Farm@flickr
在生物學上完全講不通的人類吃辣習性，可謂一宗味覺懸案。甜味、苦味、酸味、鹹味或鮮味都有悠久的歷史，它們的存在比人類早了數億年，但是辣味對智人來說，還是一種頗為新穎的味道。辣椒的起源地在南美洲安第斯高原（Andean highlands）橫跨現今秘魯和玻利維亞的地方，距離現代人起源的東非大裂谷（East African Rift Valley）非常遙遠。人類首度品嚐辣椒，大概是在一萬兩千年前，從亞洲遷移到美洲的路上；真正變得比較普遍，則是五百年前左右。人類不斷在嘗試新的口味、愛上新的味道。辣椒的興起意味著，人類還在發掘新的感官刺激味，持續拓展我們的味覺版圖。這當中的意涵相當複雜。人類的味覺和嗅覺，與生理學之間有很密切的關聯，不管在新陳代謝、情緒和社交上，都扮演著重要的角色。突然闖進一種全新的味道，而且是以強烈而神祕的神經化學訊號刺激我們的大腦和身體時，會帶來什麼樣的衝擊呢？就像過去幾個世紀以來，我們飲食中的用糖量大增一樣，辛辣口味對人類的生理和飲食趨勢也是一大考驗，不同的是，辣味帶來的影響，有可能是利多於弊。
就像綠花椰菜的苦味一樣，辣椒的辣也是植物的防禦武器。六千五百萬年前，正當恐龍步入歷史時，開花植物還只是植物界裡地位卑微的成員，為了應付氣候變遷和日益壯碩的哺乳動物，玫瑰長了刺，辣椒則使出了辣椒素。
辣椒和曼陀羅同屬以化學防禦能力著稱的茄科（Solanaceae）植物，兩者都會製造毒素。曼陀羅花製造的毒素會讓人出現幻覺。不過，大部分的茄科植物，像是馬鈴薯、番茄、茄子等，在經過幾千年的培育後，都不再帶有這些毒素了。但是某些植物，像是辣椒和菸草等，我們反而是用盡各種手段來提高它們的活性成分效果。我們稱這類有效成分為植物鹼，它們對我們的身體和心理都有強大的作用。除了辣椒素和尼古丁，這樣的植物鹼還包含咖啡因，以及海洛因和古柯鹼裡的活性成分。獨具風味的食物也常含有植物鹼，像是巧克力就富有苯乙胺（phenethylamine）和花生四烯乙醇胺（anandamine）等多種植物鹼成分。其中的苯乙胺是一種溫和的安非他命，花生四烯乙醇胺則是一種神經傳導物質，可以刺激大腦裡的快樂熱點（hedonic hotspots），引發快感。
曼陀羅的植物鹼可以被運用在醫療麻醉上，據說中國古代名醫華佗製作的「麻沸散」的成分就含有曼陀羅。credit：潘立傑 LiChieh Pan@flickr
是什麼原因，讓辣椒非得採取這樣強烈的手段，讓動物們避之唯恐不及呢？又為什麼有些野生辣椒不會辣呢？如果辣椒素存在的目的是驅離動物，那麼，那些不辣的不就失去保護能力了嗎？華盛頓大學的生物學家強納生．圖克斯伯里（Jonathan Tewksbury）利用生長在玻利維亞高原，有的辣、有的溫和的野生番椒（Capsicum chacoense）研究了這個問題。他發現有些昆蟲具有細長的吸吮器，會導致這類野生番椒遭受真菌感染，進而腐爛、無法生成種子。圖克斯伯里走遍了安第斯山谷，在山谷裡到處嚐試番椒、觀察它們的外皮是否有蟲子咬過的痕跡、檢驗是否有感染跡象。最後發現，不辣的番椒受到感染的情形，比會辣的番椒嚴重許多，顯示辣椒素確實可以驅離害蟲，甚至殺死病菌。
但這還是無法解釋為什麼有些辣椒不辣。在研究它們的分布情形時，圖克斯伯里發現了一件有趣的事。不辣的番椒製造的種子數量比較多、質地也較硬，另外它們傾向於分布在較高、較冷的地區。這除了意味著辣椒素可能可以抑制繁殖，還推論出在海拔較高的地方，因為感染真菌的機率較低，所以辣椒素的存在也不是那麼重要了。他繪製出來的地圖顯示，最辣的番椒多分布在山谷裡較溫暖的地帶。此外這份地圖也指出，過去幾萬年或幾百萬年來，辣椒從山上往低處擴展它們的版圖時，辣度是一路增加的。
對辣椒素沒有辨別能力的鳥類吃了辣椒，排出它們的種子，讓辣椒得以四處擴展。等到人類出現，辣椒的分布已經從南美洲、加勒比亞海岸，一路擴展到北美洲了。人類第一次感受到辣椒的辣，是在墨西哥的某處，想當然，這個初體驗不是太美好。不過，沒多久後情況便改觀了。
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