Происхождение вкусов: Как любовь к еде сделала нас людьми
Шрифт:
На рисунке 1.1 вы видите, что к элементам, содержание которых в организме животных больше, чем в тканях растений, относится также фосфор (P). Концентрация фосфора в организме животных более чем в 20 раз выше, чем в тканях растений. Недостаток фосфора – важная проблема, с которой сталкиваются многие виды животных [14] . Почему в таком случае нет вкусового рецептора, который определяет наличие в пище фосфора и вознаграждает животное за то, что оно его нашло? Одно из возможных объяснений состоит в том, что пища, содержащая много азота, особенно такая, как целая туша животного, обычно также содержит и необходимое количество фосфора. Возможно, рецепторов к одному из этих двух элементов, необходимых для полноценного питания, оказалось достаточно. Природа часто упаковывает азот и фосфор вместе [15] . Однако это не объясняет, как находят фосфор травоядные, а также большинство всеядных. Впрочем, возможно, что у некоторых животных все-таки есть вкусовой рецептор, реагирующий на него.
14
Jonathan P. Benstead, James M. Hood, Nathan V. W helan, Michael R. Kendrick, Daniel Nelson, Amanda F. Hanninen, and Lee M. Demi, "Coupling of dietary phosphorus and growth across diverse fish taxa: A meta-analysis of experimental aquaculture studies," Ecology 95, no. 10 (2014): 2768–77.
15
Например, в составе нуклеиновых кислот: ДНК и РНК. – Прим.
Майкл Тордофф работает в Центре исследования вкуса и обоняния им. Амброза Монелла (в мире вкусов все дороги ведут в Центр им. Монелла). Он специализируется на лабораторных исследованиях малоизученных вкусов, в том числе вкуса фосфора. Исследования, проводящиеся с 1970-х гг., показывают, что мыши каким-то образом способны воспринимать на вкус соли фосфора. Не так давно Тордофф сумел продемонстрировать, что мыши, по-видимому, способны отличать низкую концентрацию этих солей (которая им нравится) от высокой (которая им не нравится) [16] . Тордофф предполагает, что большинство млекопитающих, включая людей, обладает способностью ощущать вкус солей фосфора и отличать приятные концентрации этих солей от неприятных [17] . После открытия умами, чтобы существование этого вкуса могло быть признано, надо было обнаружить вкусовой рецептор умами и изучить механизм его функционирования. В своих исследованиях вкуса фосфора Тордофф приближается к подобному же этапу. Недавно он обнаружил рецептор, который, вероятно, сигнализирует мышам о том, что они столкнулись с чересчур высокой концентрацией фосфора (в форме фосфатов) [18] . Никто, однако, еще не открыл рецептора, сообщающего им, что они нашли подходящую концентрацию. Возможно, когда-нибудь в ближайшее время вкус фосфора признают дополнительным вкусом, который способен воспринимать и человек.
16
Stuart A. McCaughey, Barbara K. Giza, and Michael G. Tordoff, "Taste and acceptance of pyrophosphates by rats and mice," American Journal of Physiology Regulatory Integrative and Comparative Physiology 292 (2007): R2159–67.
17
D. J. Holcombe, David A. Roland, and Robert H. Harms, "The ability of hens to regulate phosphorus intake when offered diets containing different levels of phosphorus," Poultry Science 55 (1976): 308–17; G. M. Siu, Mary Hadley, and Harold H. Draper, "Self-regulation of phosphate intake by growing rats," Journal of Nutrition 111, no. 9 (1981): 1681–85; Juan J. Villalba, Frederick D. Provenza, Jeffery O. Hall, and C. Peterson, "Phosphorus appetite in sheep: Dissociating taste from postingestive effects," Journal of Animal Science 84, no. 8 (2006): 2213–23.
18
Michael G. Tordoff, "Phosphorus taste involves T1R2 and T1R3," Chemical Senses 42, no. 5 (2017): 425–33; Michael G. Tordoff, Laura K. Alarcon, Sitaram Valmeki, and Peihua Jiang, "T1R3: A human calcium taste receptor," Scientific Reports 2 (2012): 496.
Возможно, вы думаете, что открытие нового вкуса, причем такого, который вы ощущаете всякий раз, когда едите, повлекло за собой сотни исследований в этом направлении. Что ученый получил какую-нибудь премию или его пригласили рассказать о своем исследовании на телевидении. Ничего подобного пока не произошло. Что ни говори, мир полон тайн. Мы далеко не все знаем даже о том, что происходит у нас во рту. А потому на исследования Тордоффа о вкусе фосфора всего лишь ссылаются сравнительно немногочисленные авторы других работ. В одной из таких статей говорится о том, что кошки, как и мыши, предпочитают пищу с более высоким содержанием фосфора. Ныне фосфор добавляют (в форме фосфата) в большинство кошачьих кормов, чтобы стимулировать кошек его есть. Кошкам не нужно верить или не верить в результаты работ Тордоффа, чтобы ощущать удовольствие от вкуса фосфора. Между тем еще один элемент, которого в рационе животных существенно меньше, чем в их организмах, – это кальций. Тордофф считает, что обнаружил доказательства существования также и кальциевого рецептора.
Большинство элементов и соединений, которые мы получаем с пищей, необходимы для построения новых клеток и других компонентов тела. Поэтому они нужны нам в количествах, пропорциональных их относительной редкости или распространенности в нашем организме (вспомним все то же стехиометрическое уравнение). Кроме того, наш организм нуждается также в энергии для повседневной жизнедеятельности; раз уж здание построено, в нем должен гореть свет. Чем более активный образ жизни ведет животное, тем больше энергии ему требуется. Это касается как млекопитающих, так и насекомых. Например, самым активным и агрессивным муравьям необходим наиболее калорийный рацион [19] . Причем большую часть этой энергии животное – будь то муравей или слон – получает в результате расщепления соединений углерода.
19
Diane W. Davidson, Steven C. Cook, Roy R. Snelling, and Tock H. Chua, "Explaining the abundance of ants in lowland tropical rainforest canopies," Science 300, no. 5621 (2003): 969–72.
Простые сахара (все они представляют собой низкомолекулярные соединения углерода) животным нетрудно превратить в энергию. В число простых сахаров входят глюкоза, фруктоза и результат их биохимического брака – сахароза. Рецепторы сладкого вкуса вознаграждают животных за обнаружение этих сахаров {13} . Они вознаграждают нас за поедание манго, меда, инжира или нектара. Сложные углеводы, такие как крахмал, тоже кажутся сладкими многим млекопитающим. Обезьяны Старого Света и человек необычны в том, что их вкусовые рецепторы сладкого вкуса не реагируют на крахмал. Однако у представителей этих видов во рту вырабатывается фермент амилаза. Он не помогает в переваривании крахмала (которое происходит позже), но, как предполагается, расщепляет часть крахмала во рту, чтобы его могли уловить рецепторы сладкого. У древних людей, как у современных горилл или шимпанзе, во рту вырабатывалось некоторое количество амилазы, однако оно было невелико. Тем не менее с переходом на более крахмалистую пищу у отдельных групп людей в ходе эволюции развилась способность вырабатывать во рту больше амилазы, возможно, чтобы крахмал быстрее воспринимался как сладкий на вкус. Эволюция может делать пресную пищу сладкой и наоборот, просто меняя ее восприятие.
13
Однако концентрация простых сахаров, необходимых, чтобы вызвать ощущение сладкого, зависит от размера животного. У мелких видов животных более быстрый обмен веществ, и поэтому им нужна еда с более высокой концентрацией сахаров для поддержания жизнедеятельности. Только чрезвычайно сахаристые плоды или нектар воспринимаются как сладкие мелкими млекопитающими, например самыми маленькими обезьянами. Крупные млекопитающие могут есть пищу с более низкой концентрацией сахаров, потому что им нужно меньше энергии на килограмм массы тела (а также меньше сахара на порцию пищи), чем зверям меньшего размера. Кроме того, у крупных растительноядных и всеядных животных более длинный кишечник, и они могут эффективнее использовать сложные углеводы, которые их кишечник и кишечная микрофлора дольше расщепляют и превращают в энергию. Поэтому слону даже травинка может казаться сладкой. Мы, люди, находимся в середине этого спектра. Что-то из того, что мы воспринимаем как сладкое, кажется несладким, например, мармозеткам. В то же время то, что в ходе эволюции стало сладким, чтобы привлекать мелких млекопитающих, мы воспринимаем как восхитительное.
Другой источник энергии для работы клеток – это жир (белок тоже можно превратить в энергию, но лишь в крайнем случае). Жиры содержат вдвое больше энергии на грамм, чем простые сахара. Неудивительно, что многим млекопитающим как будто нравится есть жирную пищу. Например,
14
Из недавнего интервью с режиссером-документалистом Аннамарией Талас.
15
Недавние исследования позволили сделать предположение, что некоторые жирные кислоты вызывают реакцию вкусовых рецепторов. Жиры и масла – это триглицериды, состоящие из трех молекул жирных кислот, связанных друг с другом молекулой глицерина. Когда жиры начинают расщепляться, например при разложении, эти жирные кислоты отделяются от глицерина и друг от друга. Некоторые очень короткие жирные кислоты активируют рецептор кислого и потому воспринимаются как кислые (уксусная кислота – это очень короткоцепочечная жирная кислота). У среднецепочечных жирных кислот, однако, есть собственный вкус. Трудноописуемый вкус этих среднецепочечных жирных кислот неприятен. Рик Мэттс и его коллеги дали ему название «олеогуст» (от латинского oleo – «жирный» или «маслянистый» и gustus – «вкус»). Cordelia A. Running, Bruce A. Craig, and Richard D. Mattes, "Oleogustus: The unique taste of fat," Chemical Senses 40, no. 7 (2015): 507–16.
Вкусовые рецепторы соленого, умами и сладкого (а может быть, также рецепторы, реагирующие на фосфор и кальций) возникли в ходе эволюции, чтобы с помощью восприятия приятного вкуса подталкивать животных искать элементы, которых может недоставать в их рационе, или в некоторых случаях простые сахара, необходимые для построения новых клеток и их функционирования. Однако вкусовые рецепторы могут служить и противоположной цели – уберегать животных от опасности. Они осуществляют это, вызывая ощущение неудовольствия. В определенных ситуациях кислый вкус, свидетельствующий о повышенном содержании кислот в пище, неприятен. Мы еще вернемся к вопросу, отчего это так, в главе 7 (кислый вкус загадочен и тем не менее потенциально очень важен для нашей человеческой истории). Более понятный случай представляют собой рецепторы горького вкуса. Эти рецепторы позволяют животным определять растения, животных, грибы и все прочее в природе, что употреблять в пищу, возможно, опасно. Практически для всех основных вкусов у животных имеется всего один или два (для соленого) типа вкусовых рецепторов. А вот рецепторов, реагирующих на горечь, у животных множество.
Каждый тип рецептора горького вкуса реагирует на одно или более химическое вещество либо класс веществ. Лукреций писал о «горькой полыни», ключевой составляющей абсента, которая «вкусом своим отвратительным морщиться нас заставляет». Теперь нам известно, что один из наших «горьких» рецепторов взаимодействует с веществом абсинтином, содержащимся в полыни. Известно даже, какой это рецептор (hTAS2R46, если вам интересно). Другой рецептор реагирует на ядовитый алкалоид стрихнин; третий – на носкапин, содержащийся в растениях семейства маковых. Четвертый воспринимает гликозид салицин, которого довольно много в ивовой коре (а также аспирин). Так как способность избегать токсичных веществ очень важна (если этого не делать, то велика вероятность не оставить потомства и не передать ему свои гены), то рецепторы горького вкуса обычно эволюционируют довольно быстро. Как правило, животные разных видов обладают такими «горькими» рецепторами, которые соответствуют опасным соединениям, наиболее распространенным в их местообитаниях. У людей и мышей, например, 25 и 33 типа рецепторов горького вкуса соответственно, но общих при этом не очень много [20] . Некоторые соединения, которых мыши в ходе эволюции научились избегать (и которые поэтому воспринимаются ими как горькие), для нас безвкусны, и наоборот. Подобная вариативность существует даже внутри человеческих популяций. Как писал Лукреций, «то, что гадко иному и горько, / Может казаться другим чрезвычайно приятным и вкусным». Поэтому группа людей может обнаружить больше горьких соединений, чем любой отдельно взятый человек. Объединенное знание сообщества, таким образом, охватывает три типа соединений: те, которые всеми воспринимаются как горькие (опасные), те, которые кажутся некоторым горькими (потенциально опасные), и те, которые ни для кого не являются горькими (безопасные).
20
Anne Fischer, Yoav Gilad, Orna Man, and Svante Paabo, "Evolution of bitter taste receptors in humans and apes," Molecular Biolog y and Evolution 22, no. 3 (2004): 432–36.
Но хотя большинство видов позвоночных способны определять множество потенциально токсичных соединений с помощью многочисленных типов вкусовых рецепторов, а разные особи способны ощущать как горькие разные соединения, отдельные особи позвоночных воспринимают только один тип горечи. Все рецепторы горького вкуса подсоединены к одному нерву и регистрируют только одно ощущение, которое осознанно воспринимается нами как горечь {16} . Если горькое вещество попадает в организм в высокой концентрации, оно может вызвать тошноту. Если его принять внутрь в такой концентрации дважды (например, в два глотка), мышцы желудка перестают сокращаться ритмично. Они начинают дергаться несинхронно, что в конечном итоге, если танец несварения достаточно энергичный, вызывает рвоту. Рецепторы горечи сообщают нам, что дело плохо, а затем с помощью рвоты напоминают о серьезности положения и одновременно помогают избавиться от вредного вещества.
16
Система предупреждения используется властями для обеспечения безопасности населения. Например, самое горькое из известных на данный момент соединений, бензоат денатония, часто добавляется в средства бытовой химии и пестициды, чтобы предупредить любого, кто случайно проглотит подобную продукцию, о ее опасности.
Неприятное ощущение, связанное с горькими веществами, которое переживает существо конкретного вида, столь же субъективно, как и ощущение соленого или сладкого. Его главный смысл в том, чтобы вызвать неудовольствие, которое, словно палка, будет отгонять животных от вещей, избегать которых самостоятельно им не хватает ума {17} . Человек научился порой игнорировать предупреждение о горечи, которое посылают нам эти рецепторы, например, когда мы пьем кофе, хмелевое пиво или едим карелу (горькую тыкву). Мы делаем это, пусть даже наш язык и вопит: «Горько. Опасность! Горько. Опасность!» «Замолчи, – говорим мы своему языку, наслаждаясь кофе, чаем или пивом. – Я знаю, сколько этого токсина могу потребить без вреда. Заткнись, я знаю, что делаю. Я уже научился».
17
Эта палка сильнее действует на детей. Дети больше реагируют на горьковатые вкусы кофе, шоколада и содержащего хмель пива, чем взрослые. Мы не знаем, что происходит в мозге и как восприятие вкуса меняется с возрастом, но это факт. Возможно, более выраженное отвращение к горьким и потенциально токсичным продуктам у детей адаптивно и возникло в ходе эволюции, чтобы помочь защитить детей, которые более склонны как находить новые виды пищи, так и поглощать их, не представляя себе последствий. Детей также привлекают более высокие концентрации сахара и соли. В общем, детский язык в своих увещеваниях кричит громче: «СЮДА. НЕТ. НЕТ. НЕТ. НЕ СЮДА». См., напр.: J. A. Mennella, M. Y. Pepino, and D. R. Reed, "Genetic and environmental determinants of bitter perception and sweet preferences," Pediatrics 115, no. 2 (2005): e216-e222.