包丁を入れた瞬間に目が痛くなる現象には、植物としての玉ねぎが外敵から身を守るための精緻な防御反応が関わっています。丸ごとの玉ねぎの状態では催涙物質は存在していません。細胞が破壊された瞬間、細胞質に含まれるアミノ酸の一種「含硫アミノ酸（イソアリインなど）」と、液胞内に隔離されていた酵素「アリナーゼ」が接触することで化学反応がスタートします。
この反応によって中間生成物が生まれ、さらに2000年代初頭にハウス食品グループの研究チームによって発見された催涙成分生成酵素（LFS：Lachrymatory Factor Synthase）の働きによって、揮発性の催涙成分である「シンプロパンチアール-S-オキシド」へと変化します。この研究成果は2013年にイグノーベル化学賞を受賞し、玉ねぎが目にしみる理由の生化学的解明に金字塔を打ち立てました。
広義の硫化アリル類に属するこの催涙物質は極めて揮発性が高く、常温の空気中へ勢いよく気化します。それが眼球の角膜表面にある水分に触れると、微量の硫酸などに変化して三叉神経を猛烈に刺激します。脳が「目に異物が侵入した」と判断し、洗い流そうとして反射的に涙を大量分泌させるのが、玉ねぎを切ったときに涙が止まらなくなる科学的な全貌です。
