Дэвид Линден – Почему люди разные. Научный взгляд на человеческую индивидуальность (страница 30)

Возникает вопрос: почему у человека есть по меньшей мере 25 сенсоров для горького вкуса, но только один для кислого? Как будто природа пытается сказать нам что-то этими цифрами. Причина в том, что за кислый вкус отвечает одно простое химическое вещество, H⁺, также известное как свободный протон. Лимон отличается от уксуса на вкус из-за дополнительных химических веществ, большинство из которых обнаруживается по запаху, но кислы они благодаря свободным протонам (молекулы, которые переносят свободные протоны, называются кислотами). Поскольку клетки кислого вкуса должны обнаруживать свободные протоны и ничего больше, для этого не нужны разные типы сенсоров[270]. Аналогичным образом соленый вкус дают ионы натрия, вкус умами – глутамат (и несколько структурно подобных молекул, например аспартат), а сладкий вкус – небольшое число молекул сахаров (фруктоза, глюкоза, сахароза и т. д.), имеющих похожую химическую структуру. Таким образом, сладкий, соленый и вкус умами также могут хорошо распознаваться одним или двумя рецепторами.

Горьким же вкусом могут обладать тысячи различных химических веществ, не имеющих между собой ничего общего. В результате один сенсор горького вкуса, названный T2R38, хорошо обнаруживает горькие химические продукты жизнедеятельности некоторых бактерий, а также глюкозинолаты, содержащиеся в овощах семейства крестоцветных – брокколи и брюссельской капусте[271]. Другой сенсор горького, T2R1, распознает химические вещества, называемые “изогумулоны”, которые придают горький вкус шишкам хмеля, к радости любителей эля (включая Балтиморскую милашку). Некоторые сенсоры горького вкуса реагируют на широкий спектр химических веществ, некоторые – на конкретное соединение. Но общий принцип ясен: человеку нужно много рецепторов горького вкуса, чтобы распознавать большой и химически разнообразный диапазон горьких веществ, которых следует избегать.

Когда определенный вкусовой сенсор больше не требуется в жизни вида из-за изменения рациона питания, кодирующий его ген может накапливать мутации; в конечном счете некоторые из этих мутаций полностью разрушают ген, так что функциональный белок не вырабатывается. Такие поврежденные гены называют псевдогенами. Некоторые плотоядные животные, например домашние кошки, львы, тигры, летучие мыши и шпорцевые лягушки, не чувствуют сладкий вкус: соответствующий ген T1R2 стал псевдогеном, полным мутаций. На другом конце диетической шкалы находятся некоторые травоядные вроде гигантских панд, которые не встречаются со вкусом умами в строгой бамбуковой диете и поэтому потеряли способность чувствовать этот вкус. И T1R1, сенсор умами, превратился у панды в псевдоген, торчащий в геноме, как ржавая машина без колес.

Пожалуй, самый странный случай утраты вкусовых ощущений встречается у китов и дельфинов, которые произошли около 50 млн лет назад из растительноядного сухопутного предка и превратились в плотоядных водных млекопитающих. Эти морские млекопитающие потеряли способность чувствовать не только сладкий вкус, но и кислый, горький и умами[272]. На первый взгляд, это удивительно, поскольку китам и дельфинам могут понадобиться сенсоры и датчики горького вкуса и умами, чтобы избежать токсинов и оценить вкус мяса. Одна из гипотез, объясняющих такой ограниченный вкусовой репертуар, состоит в том, что, раз дельфины и киты проглатывают добычу целиком, им не нужно принимать решение, какая пища попадает в организм, а какую следует выплюнуть. Когда вся еда сразу проваливается внутрь, нет необходимости оценивать ее вкус, чтобы сделать выбор. Любопытно, что не все морские млекопитающие потеряли сенсоры вкуса. Растительноядные ламантины сохранили функциональные рецепторы сладкого и горького вкуса, и это подтверждает гипотезу о том, что сохранение основных вкусовых ощущений у разных видов определяется питанием.

Чтобы сладкий вкус был приятным, а горький – неприятным уже с самого рождения, необходимо установить определенные нервные связи. Каждая рецепторная клетка посылает электрические сигналы к специальным нейронам в области, называемые вкусовыми ганглиями. Оттуда сигналы поступают в мозг, проходя через три обрабатывающих центра, прежде чем прийти к нейронам островковой доли головного мозга, отвечающей за идентификацию вкусов[273]. На протяжении всего этого пути вкуса от языка к островковой доле головного мозга электрические сигналы сладкого и горького передаются отдельно друг от друга. Эксперименты на мышах показывают, что аксоны, передающие информацию о горьком вкусе, создают синапсы и активируют нейроны в одном участке островковой доли головного мозга, а те, что передают сладкие сигналы, активируют другой, хотя и соседний участок. Такой тип передачи, в котором различные виды сенсорной информации строго разделены, называется сигнализацией по принципу “меченой линии”. Искусственная электрическая активация коры в области “сладкого вкуса” заставит мышей вести себя так, будто они пробуют сладкое, они будут снова и снова слизывать источник мнимой сладости. Аналогичным образом искусственная электрическая активация коры в области “горького вкуса” будет имитировать горький вкус и подавлять лизание.

Однако определение того, приятный вкус или неприятный, производится не в островковой доле головного мозга. “Меченые линии” продолжаются дальше. “Сладкая” кора мозга отправляет аксоны для активации нейронов в переднем базолатеральном комплексе, в то время как “горькая” кора в основном проецируется на соседнее центральное ядро миндалевидного тела. И, естественно, искусственная активация “сладкой” коры в базолатеральном комплексе вызывает у лабораторных мышей приятные ощущения, в то время как активация “горьких” областей в центральном ядре миндалевидного тела не вызывает никакого удовольствия. Когда нейронам миндалевидного тела не позволяют активироваться, мыши все равно могут отличить сладкое от горького (для этого достаточно островковой доли головного мозга), но вкусы больше не вызывают приятных или неприятных ощущений и соответствующих реакций – они становятся эмоционально нейтральными[274]. Если применить кое-какие молекулярно-генетические трюки, соединив вкусовые системы мышей накрест, чтобы клетки горького вкуса посылали информацию по “сладкому” пути и наоборот, сладкий вкус будет восприниматься и как горький, и как неприятный, а горький – как сладкий и приятный[275]. Это модульная система с отдельными центрами в мозге для идентификации вкуса и эмоциональных реакций, вызванных вкусовыми ощущениями. Когда исследователи мозга говорят о “записанной в мозге схеме поведения” у новорожденных, это, как правило, метафора. Чаще всего у нас нет схемы нервных путей, объясняющей то или иное врожденное поведение. Но в данном случае есть.

Если вкусовое восприятие человека определяется анатомией нервной системы, то почему же у всех такие разные пищевые пристрастия? В том числе из-за того, что каждый из нас обладает индивидуальными отличиями генов, кодирующих сенсоры вкуса. Хотя почти нет людей, полностью нечувствительных к вкусам, тщательное тестирование в лаборатории показывает, что существуют значительные различия в индивидуальной реакции на чистые химические вещества, активирующие вкус, если наносить их непосредственно на язык (эксперименты проводятся именно так, чтобы по минимуму задействовать обоняние). Например, эксперимент с каплями глутамата среди взрослого населения Франции и Америки показал, что около 10 % испытуемых чувствуют только слабый вкус умами, а около 3 % вообще его не замечают[276]. Естественно, если посмотреть на ДНК, в генах сенсоров вкуса умами (T1R1 и T1R3) есть крошечные мутации, от которых зависит бо́льшая или меньшая чувствительность к глутамату. Вероятно, этим и объясняются индивидуальные различия в чувствительности к умами[277]. Аналогичная изменчивость была обнаружена в одном из двух генов, кодирующих сенсоры сладкого вкуса[278]. В случае сенсоров горького вкуса, которых насчитывается по крайней мере 25, генетическая изменчивость одного рецептора обусловливает разную чувствительность к конкретным химическим веществам, но не затрагивает все горькие вещества. Например, если ваш вариант сенсора делает вас сверхчувствительным к вкусу кофеина, вы также будете сверхчувствительны к экстракту коры квассии, который активирует те же рецепторы, но не обязательно будете сверхчувствительны к синигрину, горькому веществу из семян черной горчицы, поскольку он активирует другую группу рецепторов[279].

До сих пор мы говорили о генетической изменчивости сенсоров, характерных для одного из пяти основных вкусов. Помимо нее, существует еще один, более общий тип наследственной изменчивости – количество вкусовых сосочков на поверхности языка. Люди с большим количеством сосочков более чувствительны к горькому вкусу, особенно к вкусу искусственного химического вещества 6-n-пропилтиоурацила (PROP)[280]. Линда Бартошук назвала таких людей супердегустаторами, они составляют около четверти населения. И напротив, четверть людей вообще не чувствуют вкус пропилтиоурацила – это так называемые не-дегустаторы; в среднем их чувствительность к ряду горьких веществ снижена. Остальные люди, которых называют просто дегустаторами, находятся посередине: для них пропилтиоурацил горек, но не слишком[281]. Супердегустаторы также обладают несколько более высокой чувствительность к сладкому, соленому и умами, а также к оральным невкусовым раздражителям вроде перца чили или спиртного. У не-дегустаторов, соответственно, чувствительность к этим стимулам снижена[282].