Зустрічайте Смак 2.0

Невірна інформація про те, що ми їмо, може сформувати помилкове смакове відчуття.

Відкриття нових клітин поглиблює наше розуміння складної та адаптивної сенсорної системи смакової чутливості.

Якось раз дуже давно мій батько відкусив величезний шматок того, що він прийняв за м'ясистий апельсин навів, - і тут же поперхнувся. Йому запам'яталося, що, випльовуючи відкушену м'якоть, він подумав так: більш мерзенного смаку не буває. «Що з цим апельсином?» - запитав він свою колегу. «Це грейпфрут», - сказала вона. І тут же смак фрукту в роті батька з жахливого, гнилого перетворився на чудовий - немов хтось клацнув перемикачем.

Почувши цю історію, я задався питанням, чи не можна викликати такий ефект навмисно. Якщо випадок може змусити головний мозок сформувати помилкове смакове відчуття, чи не можна навмисне обдурити свідомість, прийнявши перед їжею якусь таблетку або змочивши язик якимось розчином? Чи може наука перетворити смак найгіршого зеленого сойленту на смак вишуканого крем-брюле?

Історія з моїм батьком має пряме відношення до дослідницької групи, що працює в Університеті Буффало (University of Buffalo), на півночі штату Нью-Йорк. Нещодавно ці дослідники відкрили новий тип смакових клітин, і їх відкриття змушує істотно скоригувати наші знання про смакову чутливість людини.

Смак еволюції

Система смакових відчуттів допомагає задовольнити одну з найдавніших життєвих потреб: аналізувати хімічні речовини, що потрапили на мову, і визначати за смаком, годиться щось в їжу чи ні. Навіть найдавніші прокаріоти, з'являючись всюди в первісному бульйоні прибережних вод, повинні були шукати їжу, і, як вважає більшість сучасних біологів, нинішня смакова чутливість ссавців - результат еволюційного розвитку задоволення цієї фундаментальної потреби.

Ми вміємо визначати за різними нами смаками, які з предметів, що знаходяться в нашому розпорядженні, містять необхідні нам поживні речовини, а які (у них огидний смак) здатні принести шкоду. Ми добре розпізнаємо солодке, бо цукор - ключовий побічний продукт хімічних реакцій за участю вуглеводів, які, як правило, являють собою основу нашого раціону. Для підтримки гомеостазу серцево-судинної системи нам потрібен хлорид натрію, тому ми добре розпізнаємо сіль.

І завдяки нашому досвіду добування їжі, забутому нами, але генетично збереженому нашою природою, ми, люди, здатні відчувати види гіркого смаку з ювелірною точністю. У геномі людини є не менше 25 різних підтипів сімейства генів Tas2r для визначення гіркого смаку - менше, ніж у жаб (50 таких генів) або мишей (35 генів), але набагато більше, ніж у курей, що мають всього лише три види рецепторів гіркого смаку.

«Система смакової чутливості абсолютно необхідна всім організмам, щоб знаходити необхідні їм поживні речовини і уникати вживання в їжу того, що може принести шкоду», - говорить Кетрін Медлер (Kathryn Medler), біолог Університету Буффало в Нью-Йорку, під чиїм керівництвом була відкрита невідома науці смакова клітка.

Для сучасної людини смак, схоже, перестав грати роль одного з основних інструментів у боротьбі за існування - принаймні, там, де, сидячи за кермом своєї машини, можна проїхати повз тисячі ресторанів, відправившись у цілодобовий магазин, переповнений різноманітними харчовими продуктами. А раніше людина жила в дикому, небезпечно мінливому світі, де, як правило, не було достатку смачної їжі, а, навпаки, часто доводилося голодувати і пробувати на смак щось дивне, гірке, ризикуючи при цьому отруїтися.

У результаті «ми стали машинами, здатними здійснювати хімічний аналіз їжі», констатує Пол Бреслін (Paul Breslin), вчений-дієтолог Ратгерського університету (Rutgers University), а також дослідник Монеллівського центру хімічного вивчення чутливості (Monell Chemical Senses Center) у Філадельфії.

Кішки, корови, коали і дельфіни

Візьмемо кішку. Кішки - м'ясоїдні тварини, і їм не потрібні вуглеводи або солодощі - хіба що можуть випадково з'їсти цукерку. Справа не просто в тому, що краще, - справа в еволюції. У кішок навіть відсутні гени рецепторів цукру.

«Вони навіть не намагаються виявити його, оскільки не відчувають солодощі», - зазначив ще один фахівець у цій галузі наукових досліджень біолог Університету Маямі (University of Miami) Стів Роупер (Steve Roper), який кілька років тому опублікував огляд сучасних знань про смакових рецепторів. Якщо кішка лиже щось солодке, додав Роупер, то тому, що виявила в цій їжі не цукор, а жир.

Як ми сприймали б смак м'яса, будь у нас язик, як у кішок?

Чим кішки в плані смакової чутливості перевершують багато видів тварин - так це в здатності відчувати пікантний смак, який японці називають розумами (чудовий пікантний смак). Тут є біологічний сенс: кішки весь час споживають білки. Який смак був би у м'яса, май ми таку ж мову, як у кішок? Строго наукової відповіді на це питання немає, але можна вважати, що завдяки сенсорній системі, спеціально налаштованій на смак пікантної м'ясної їжі, ми могли б відчувати райську насолоду.

З іншого боку, ви ніколи не захочете мати корову мову, щоб їсти салат, тому що корови весь день їдять траву. Вони не змогли б цього робити, якби пробували її на смак так само, як ми. У людини десятки рецепторів гіркоти, а у корови набагато менше. Вона все ж здатна відчувати гірке, але, мабуть, досить посередньо.

«У деяких відносинах систему смакової чутливості можна розглядати як дзеркало [нашого] середовища проживання», - говорить Майк Беренс (Maik Behrens), біолог Інституту системної біології імені Лейбніца (Leibniz Institute for Systems Biology) у Фрайзінгу, Німеччина. Він вивчив системи смакової чутливості безлічі тварин і кілька років тому опублікував статтю на тему здатності курей і жаб відчувати гіркий смак.

Багато видів тварин під час еволюції прийшли до того, що в їхньому раціоні залишився чи не єдиний пункт. Як відомо, основна їжа коал - листя евкаліпту, панд - бамбук, а морські леви - істі пескатарії. На думку фахівців, система смакової чутливості багатьох таких тварин має загальну тенденцію: вона налаштовується на специфіку середовища проживання.

«Ось чому ми відчуваємо гірке краще, ніж афаліни, - каже Беренс. - Ті, схоже, просто заковтують рибу, не заморочуючи себе визначенням її смаку». У афалін смакові рецептори практично відсутні.

Якщо ви хочете насолодитися смаком суші, не користуйтеся мовою дельфінів.

У нас живуть і живуть наші мавпи предки

Якщо смакова чутливість тварини залежить від того, що можна з'їсти в навколишньому середовищі, то, перш за все, їй необхідно мати здатність знаходити цю доступну і придатну для неї їжу. Чим важче пошук їжі, тим більше рецепторів потрібно тварині для виявлення потенційно небезпечної гіркоти.

«Якщо ви не знаєте, що годиться в їжу, - каже Бреслін, - ви повинні оцінювати, що годиться, а що ні».

Гурмани часто розхвалюють здатність робити свій смак витонченим шляхом вправ. Однак, по суті, наші смакові уподобання з самого початку жорстко запрограмовані. Є факти, що говорять про те, що зародки in utero пробують їжу на смак, а новонароджені немовлята «воркують» від солодкого і морщаться від кислого.

«Ми любимо цукор з тієї ж причини, що і людиноподібні мавпи, зокрема шимпанзе, - зазначив Бреслін. - Так само, як горили, шимпанзе, бонобо і орангутани, які в основному харчуються фруктами, ми не могли не виявитися любителями цукру».

«У нас живуть і живуть наші мавпи предки», - додав він.

Коментуючи відкриття нового типу смакових клітин, Медлер пояснила, чому їхня поведінка виявилася не такою, яку чекали вчені.

Минулого століття вважалося, що існує лише один тип смакових клітин, що реагує на всі види смаку. Однак з роками, у міру виявлення різних смакових клітин, ця концепція поступово ускладнювалася і уточнювалася. Потім вчені почали розрізняти типи смакових клітин, але при цьому завжди виходили з того, що одна клітина може вловлювати всього один смак.

«Саме так і було протягом багатьох років», - підтверджує Роупер, біолог Університету Маямі.

І ось Медлер і її колеги виявили підмножину смакових клітин, здатних реагувати аж на чотири з п'яти основних видів смаку і, мабуть, дуже важливих для смакового сприйняття.

«Це дуже елегантне дослідження», - говорить Джулі Меннелла (Julie Mennella), біолог Монеллівського центру хімічного вивчення чутливості, яка також вивчає смак, але не брала участі в експериментах Медлер. Дане дослідження включало в себе характеристику ізольованих груп широко реагуючих смакових клітин за їх електричними сигналами, а також великі поведінкові експерименти, в яких мишей, поміщених у спеціальні клітини, навчали знаходити серед пляшок з різними розчинами ті, в яких розчин з вподобаним ним смаком. Команда Медлер продемонструвала, що миші, позбавлені широко реагуючих смакових клітин, в основному ведуть себе так, ніби вони не можуть відчувати гірке, солодке і умами.

У пошуках нових смаків

Не всі вчені згодні з прийнятим у сучасній науці поділом смаків на п'ять основних видів. Деякі вважають, що цей список потрібно розширити, і вже запропонували ряд кандидатур з числа виявлених нових смаків.

«Таких кандидатів чимало», - говорить вчений-дієтолог Університету Перд'ю (Purdue University) Річард Маттес (Richard Mattes), який придумав слово «oleogustus» («жирний смак») для опису одного з нових смаків, що претендують на те, щоб увійти до числа основних. Кальцій, вуглекислий газ, крохмаль і короткоцепочкові вуглеводи також претендують на це. «Однак у науковому співтоваристві вони не отримали широкого визнання», - зазначає Маттес.

За словами Маттеса, зібрано величезну кількість фактів, що підтверджують гіпотезу про жир як один з основних смаків. Встановлено, що смакові клітини людини мають щонайменше один рецептор (CD36), здатний розпізнавати жир. Виявлено механізм трансдукції в головний мозок сигналів цього рецептора, і вони, схоже, налаштовані спеціально для жиру. Крім того, під час низки сенсорних експериментів вдалося показати здатність людини відчувати жир своєю мовою.

"Це не просто кисле, солоне, гірке або умами - в умовах правильно організованого тестування люди говорили: "О ні! Це не схоже ні на що інше «, - стверджує Маттес. - На мій погляд, це дуже вагомий аргумент».

А ось еволюційний аргумент: у людей є здатність виявляти особливий тип жиру - вільні жирні кислоти, які присутні в прогорклій їжі. Харчова промисловість давним-давно знає про це і робить все можливе для усунення вільних жирних кислот з харчових продуктів. Візьмемо, наприклад, оливкову олію. При високих температурах воно сильно окислюється, в результаті чого виникають вільні жирні кислоти, які псують його смак. Щоб зменшити окислення, масло піддають холодному віджиму.

Востаннє список основних видів смаку було розширено 20 років тому, коли вчені додали умами, відкривши його рецептор. Японський хімік Кікунае Ікеда (Kikunae Ikeda) вперше запропонував додати цей смак ще в 1909 році, проте його пропозиція була прийнята майже століття потому. Відкриття нового типу смакових клітин командою Медлер не носить настільки ж фундаментальний характер, як відкриття Ікеди, але, як стверджують фахівці, не можна зводити великі досягнення у сфері дослідження смакової чутливості до виявлення нових смаків. Ідентифікація командою Медлер нових клітин - важливий крок у пізнанні основних характеристик людського смаку, тому що вдалося суттєво конкретизувати наші уявлення про те, як взаємодіють смакові клітини і більше того - як загалом працює наше почуття смаку.

«Можна сподіватися, що це дослідження допоможе нам краще зрозуміти, як смакові сигнали надходять в головний мозок», - вважає Медлер.

COVID, хіміотерапія, що опоясує лишай і слина

Людській фізіології властиво, що, в кінцевому рахунку, інформація завжди надходить в головний мозок, і смак - не виняток. Вплив розуму на те, як ми сприймаємо їжу, величезний, тому що він співвідносить смакові сигнали з сигналами інших органів почуттів, об'єднує їх зі спогадами та іншими психічними процесами.

Спробувавши біле вино, пофарбоване в червоний колір, а в іншому залишилося колишнім, люди описують його смак, використовуючи більш яскраві епітети, як якщо б це було червоне.

З цієї причини в основі багатьох трюків, які можна виконати зі смаком, лежать не стільки самі види смаку, скільки механізми обробки смакових сигналів. Якщо ви затиснете ніс і закриєте очі, а потім з'їдите дільку мармеладу, ви не зможете визначити, який він - полуничний, лимонний або виноградний, тому ви відключили своє нюх. Колір, який може не мати ніякого зв'язку зі смаком, є, тим не менш, сильним фактором смакового сприйняття. Спробувавши біле вино, пофарбоване в червоний колір, а в іншому залишилося колишнім, люди описують його смак точніше і впевненіше, ніж у випадку зі звичайним червоним вином.

З цієї ж серії історія з грейпфрутом/апельсином, яка трапилася з моїм батьком. До того ж, вона - яскравий приклад різкої зміни смаку під впливом нової інформації.

Але не тільки розум визначає смак. Потрібно відзначити ще й високу фізіологічну адаптацію смакових клітин. Було встановлено, що в слині щурів білки змінюються залежно від дієти цих гризунів, і, коли щури харчуються гіркою їжею, їх слина активує білки, які, вступаючи у взаємодію з гіркими сполуками, блокують взаємодію останніх з рецепторами гіркого смаку. Те ж саме спостерігається у людей. Якщо людям замість звичайного молока давати мигдальне, з часом профіль їх слини зміниться, і вони стануть пристрасними любителями мигдального молока.

Є й інші форми фізіологічного впливу на смак. Опоясуючий лишай може впливати на смакові нерви, що з'єднують смакові клітини з головним мозком, і викликати у людей повну втрату смаку. При COVID-19 часто спостерігається такий побічний ефект, як втрата нюшової і смакової чутливості, і минулого літа група гарвардських вчених встановила, що, мабуть, це пов'язано з експресією певних коронавірусних генів в ненейрональних клітинах нюшного епітелію.

До втрати смаку може призвести старіння, бо з віком процес оновлення клітин погіршується. Результат може виявитися досить істотним. Багато літніх людей, у яких деградували смакові клітини, страждають від втрати апетиту.

«Це серйозна проблема - відсутність у старих бажань насититися, - зазначає Медлер. - Вихід з ладу системи смакової чутливості може суттєво позначитися на споживанні їжі».

Впливати на цю систему і змінювати смак продуктів можуть травми голови і променева терапія, а також операції на вусі і видалення зубів. Про втрату або спотворення смаку часто згадують як про небажаний побічний ефект хіміотерапії та інших форм терапії, здатний негативно вплинути як на якість життя, так і на результати лікування.

«Причина номер один ухилення від прийняття призначених ліків - їх смак», - вважає Меннелла.

Зламати почуття смаку

І ось ми дісталися до питання на мільйон доларів: якщо смакова чутливість людини може різко змінитися в результаті інфекції або травми - або поступово змінитися під впливом таких видів їжі, як мигдальне молоко, - чи можна зламати почуття смаку?

Цей злом мав би дуже багато форм корисного застосування для лікування та профілактики захворювань: відновлення тимчасової втрати смаку, розробка приємних на смак ліків, зміна хімічного складу їжі для підвищення її апетитності, зменшення вмісту солі без погіршення смаку, а також таке підсолодження їжі, при якому кількість цукру і калорій не збільшується, а зменшується. Крім того, злом смакової чутливості можна було б використовувати для вирішення суто кулінарних питань, пов'язаних зі зміною смаку для того, щоб викликати естетичний або гедоністичний ефект. Чи можна знайти способи модулювати смак і покращувати апетит, зламуючи почуття смаку або смак їжі? Чи може шеф-кухар взяти на озброєння масу нових опцій, що дозволяють радувати почуття і керувати процесом прийняття їжі?

«Роботу доктора Медлер не можна оцінювати як таку, що вже забезпечила нам такі прориви», - говорить Роупер. За його словами, ця робота становить суттєвий інтерес, збагачує наші знання, але вченим потрібно ще неабияк потрудитися над тим, щоб зрозуміти систему смакової чутливості. На питання, чи можна на практиці цілеспрямовано змінювати смак їжі шляхом злому, опитані фахівці висловили сумніви в тому, що таке стане можливим найближчим часом.

«Чи будуть люди на кораблі, що летить до Марса, видавлювати з тюбика якусь схожу на зубну пасту дурницю і лизати її, щоб потім злітати сойлент зі словами» Тов, ця вирізка дуже смачна «? - запитує Бреслін. - Мабуть, отримати такий ефект буде дуже, дуже важко».

Роупер підтримав цю точку зору, висловивши згоду в настільки ж ексцентричній формі: наше розуміння системи смакової чутливості він порівняв зі здатністю чути лише кілька нот музичної композиції. Тільки почувши цілі акорди, заявив Роупер, можна визначити, що це - Бетховен або Стравінський.

Або, стосовно розповіді мого батька, - апельсин або грейпфрут.