Jak to jest, że coś nam smakuje lub nie? Rozbrajamy ten zmysł naukowo

Julie Mennella, biolożka badająca zmysł smaku u niemowląt i małych dzieci, często utrwala swoje eksperymenty na wideo. Gdy odwiedziłem ją ostatnio w filadelfijskim Monell Chemical Senses Center, pokazała mi film z niemowlakiem, któremu mama dawała do jedzenia coś słodkiego. Niemal w tym samym momencie, gdy łyżka znalazła się w ustach dziecka, jego twarz rozpromieniła się niczym w ekstazie, a wargi zwinęły w dzióbek, jak do ssania. Potem Mennella pokazała mi kolejny film, z innym dzieckiem, tym razem po raz pierwszy w życiu karmionym brokułami, które – jak wiele zielonych warzyw – mają lekko gorzkawy smak. Bobas wykrzywiał twarz, wzdrygał się i zaciskał usta. Rączkami uderzał w znajdujący się przed nim stolik i wyraźnie dawał nimi znak „przestań”.

Mleko kobiece zawiera cukier – laktozę. – Wiemy, że dzieci przychodzą na świat z upodobaniem do słodkiego – mówi Mennella. – Minęło ledwie dwa stulecia od czasów, gdy, o ile nie wykarmiła cię matka lub mamka, twoje szanse przeżycia były bliskie zeru – dodaje. Podobnie wrodzona jest niechęć do tego, co gorzkie. Ona też ma swoje zalety: pomaga unikać zjadania trucizn, które rośliny w toku ewolucji nauczyły się wytwarzać właśnie w tym celu, by ich nie zjadać.

Pokarm czy trucizna? Kręgowce pojawiły się w morzach ponad 500 mln lat temu, a smak wyewoluował, by usankcjonować ten fakt. Wszystkie kręgowce mają receptory smaku podobne do naszych, choć nie zawsze zlokalizowane w podobnych miejscach. Nasze języki mają tylko dwa rodzaje receptorów reagujących na słodycz,
za to ponad dwa tuziny różnych reagujących na gorycz. To świadczy o tym, jak ważne było dla naszych przodków unikanie zatrucia.

Dziś wielu z nas staje przed innym wyzwaniem: w kłopoty wpędza nas właśnie przyjemność, jaką daje jedzenie. Współczesny świat potraw to istna orgia przyjemności. Jest o wiele bogatszy od tego, w jakim wyrastali nasi antenaci, ale odziedziczone po nich preferencje smakowe (i fakt, że przemysł spożywczy coraz lepiej wie, co lubimy i jak nam to sprzedać) często prowadzą do ulegania niezdrowym nawykom żywieniowym.

Nasze zainteresowanie jedzeniem wywołało prawdziwy wysyp badań nad zmysłem smaku. Okazał się on zresztą niezwykle skomplikowany, bardziej niż wzrok. Ostatnimi laty naukowcy zidentyfikowali wiele receptorów smakowych i kodujących je genów, ale wciąż nie rozumiemy do końca, w jaki sposób zmysły tworzą w naszym mózgu wrażenie jedzonej potrawy.

Słodki, gorzki, kwaśny i słony – to smaki podstawowe. Arystoteles dodawał do nich jeszcze piekący, cierpki i drażniący. Dziś większość autorytetów zgadza się, że istnieje pięć: wspomniana już czwórka i umami, opisany po raz pierwszy przez japońskiego badacza ponad sto lat temu. To „smakowity” smak, który sprawia, że cieknie nam ślinka. Tworzą go lub wzmacniają takie potrawy jak sos sojowy, sezonowana wołowina, dojrzałe pomidory i... glutaminian monosodowy. Ostatnimi czasy naukowcy zaproponowali kilka nowych, potencjalnie podstawowych smaków. Wśród kandydatów są „tłuszczowy” i „wapniowy”, bo te związki, jak się sądzi, są wykrywane przez znajdujące się na języku receptory. Wciąż brak jednak powszechnej zgody na ich uznanie.

Same receptory smakowe nie są źródłem wrażeń smakowych; muszą być połączone z ośrodkami smaku znajdującymi się w mózgu. Co więcej, naukowcy odkryli w innych częściach ciała (m.in. w trzustce, jelitach, płucach i jądrach) receptory identyczne z tymi na języku. Niczego nimi, rzecz jasna, nie posmakujemy, ale jeśli np. wciągniemy z powietrzem jakieś niepożądane substancje, znajdujące się w płucach receptory goryczy wyślą do mózgu sygnał, który sprawi, że zaczniemy kasłać.

W miarę ewolucji gatunki czasem traciły poczucie smaku właściwe ich przodkom. I tak koty i inni bezwzględni mięsożercy nie potrafią już wyczuwać słodyczy. (Gdy kot pije mleko, reaguje na inne znajdujące się tam związki, najpewniej na tłuszcze). Większość delfinów i wielorybów utraciła niemal wszystkie receptory smaku,
bo te zwierzęta połykają zdobycz w całości.

Coś podobnego mogło się przytrafić i ludziom. Michael Tordoff z Monell dał mi np. do wypicia kubeczek przejrzystego płynu. Smakował jak woda. – Nic nie poczułeś, prawda? – spytał naukowiec. – Tymczasem dla szczurów i myszy ten płyn to coś, co uwielbiają ponad wszystko. Jeśli dasz szczurowi poidełko z tym i drugie z mocno osłodzoną wodą, będzie pił głównie „to coś”. Płyn zawierał maltodekstrynę, rodzaj skrobi często spotykany w napojach dla sportowców. – Jeśli zawodnik weźmie łyk maltodekstryny do ust i zaraz ją wypluje – tłumaczył Tordoff – będzie miał lepszy wynik, choć w zasadzie nic nie wypił i nic nie poczuł. Nie potrafię tego wytłumaczyć, ale w skrobi jest coś specyficznego, czego nie rozumiemy – kontynuował opowieść. Być może istnieje dla niej specjalny rodzaj receptorów albo nawet osobny typ tylko dla maltodekstryny, tyle że ten rodzaj receptorów nie jest już wprzęgnięty w dostępne świadomości obwody naszego mózgu.

Choć na języku nie uświadczymy mapy smaków, być może istnieje ona w mózgu. W rejonie określanym nazwą kory smakowej znajdują się skupiska neuronów, które specjalizują się w reagowaniu na konkretny smak podstawowy. Płynące z języka sygnały docierają do nich po przejściu przez pień mózgu i właśnie w korze smakowej, albo gdzieś po drodze, stają się częścią złożonego doświadczenia, jakie nazywamy smakiem, a powinniśmy posmakiem.

Linda Bartoshuk z Uniwersytetu Florydy powiedziała mi, że tylko niewielka część tego, czego doświadczamy w trakcie jedzenia, pochodzi z kubków smakowych. Reszta to rodzaj „wstecznego wąchania”. Można to sobie samemu udowodnić; potrzebny jest tylko cukierek i klamerka do bielizny. Jeśli zaklipsujesz nią sobie nos i zjesz nieznaną ci bliżej białą żelkę, język natychmiast „powie” ci, że jest słodka. Słodycz pochodzi z cukru i jest podstawowym smakiem żelki. Jeśli teraz uwolnisz nos, natychmiast poczujesz aromat. Ach, no przecież! Waniliowa! Jeśli jednak zatkasz sobie nos i umieścisz na języku kroplę waniliowego aromatu, nie poczujesz nic, bo wanilia nie ma smaku, tylko aromat, którego nie wychwycisz z zatkanym nosem.

– Gdy żujemy, połykamy i oddychamy, lotne cząsteczki zawarte w pożywieniu są niejako „od tyłu” wtłaczane za podniebienie do jamy nosowej niczym dym unoszący się kominem do góry – wyjaśnia Bartoshuk. W nosie te cząstki wiążą się z receptorami węchowymi i to właśnie one (a człowiek ma jakieś 350–400 rodzajów) są głównym źródłem tego, co odbieramy jako aromat albo posmak. To wrażenie różne od smaku, który „rodzi się” w kubkach smakowych, ale i od zwykłego zapachu, bo mózg rozróżnia to, co wywąchujemy nosem z zewnątrz (tzw. wąchanie ortonosowe), od tego, co dociera do jamy nosowej „od środka”, gdy jemy (wąchanie retronosowe, „wsteczne”), choć w obu przypadkach dochodzi do pobudzenia tych samych receptorów. – Mózg zwraca uwagę na to, czy wąchasz, czy też żujesz i przełykasz – wyjaśniała dalej badaczka – i nie traktuje tych sygnałów jednakowo.

Informacje zapachowe otrzymywane podczas tzw. wąchania retronosowego przechodzą do innej części mózgu, tej, która dostaje też informacje z języka. Tam są łączone, tworząc wspólnie to, co określamy mianem smaku (lub posmaku), choć zasady tego łączenia nie są dobrze poznane.

Żelki mogą nam posłużyć do jeszcze innego doświadczenia, mówi Bartoshuk. Uwalniając nos w trakcie żucia takiej żelki, zauważymy nie tylko, że zyskała aromat, ale i to, że stała się słodsza. Ten efekt nie jest wywoływany przez cukier, który nie zawiera cząstek lotnych, a zatem nie może oddziaływać na receptory węchowe. To inne składniki żelki zawierają lotne związki, które w jakiś sposób „nasilają przekaz słodyczy” i każą mózgowi myśleć, że cukierek ma w sobie więcej cukru niż w rzeczywistości. Takie „wzmacniacze słodyczy” często występują w owocach, prawdopodobnie dlatego, że ich produkcja wymaga mniej energii niż wytworzenie większej dawki cukru, a tak samo skutecznie przywabia owady i inne zapylacze oraz roznosicieli nasion.

– Truskawki mają jakieś 30 związków lotnych, które zwiększają wrażenie słodkości, a gdy połączysz w całość wszystkie sygnały, zdajesz sobie sprawę, że spora część odczuwanej słodyczy pochodzi właśnie z ich wzajemnego oddziaływania w mózgu – mówi Bartoshuk. Taki efekt ma miejsce, choć same wzmacniacze nie są słodkie. Bartoshuk i jej koledzy wyodrębnili z pomidorów taki, który „pachnie jak brudne skarpety”.

Życie bez wąchania retronosowego może być mało przyjemne. Do Barb Stuckey, odpowiedzialnej za innowacje w Mattson, firmie badawczej z branży spożywczej z Kalifornii, zgłosiła się kiedyś kobieta, która straciła węch w wypadku samochodowym. Jej zmysł smaku – kubki smakowe na języku i ich połączenia z mózgiem – wydawał się nienaruszony, ale nic nie smakowało jej już tak jak wcześniej, bo utraciła połączenie między mózgiem a receptorami węchowymi w nosie. Nie mogła czuć aromatów tego, co jadła. – Była w sporze ze sprawcą wypadku i musiała udowodnić, że doznała uszczerbku na zdrowiu. Nie było to łatwe, bo wyglądała całkiem zdrowo – powiedziała mi Stuckey. By pomóc kobiecie wykazać kalectwo, Stuckey pokroiła na kawałki wafel ryżowy, taki, jaki znamy ze sklepowych półek, wyglądający niczym krążek styropianu (produkt tak pozbawiony smaku i aromatu jak to tylko możliwe w przypadku żywności), i nasączyła te kawałki standardowymi roztworami wszystkich podstawowych smaków: słodkiego (cukru), słonego (soli), kwaśnego (kwasu cytrynowego), gorzkiego (czystej kofeiny) i mięsnego – umami (glutaminianu monosodowego). Wszystkie te roztwory są w zasadzie pozbawione składników lotnych, nie mają więc wpływu na receptory węchowe. – Wysłałam kobiecie te kawałki i kazałam jej podać je osobom rozsądzającym spór z wyjaśnieniem, że to wszystko, co może wyczuć smakiem osoba pozbawiona węchu
– powiedziała Stuckey. Pozwoliła mi zresztą doświadczyć tego samego. Wziąłem do ust kawałek wafla i zacząłem go żuć. Mieszanka roztworów wytworzyła na języku niezbyt złożone chemiczne wrażenie – doświadczałem bowiem wszystkich podstawowych smaków naraz. Ponieważ jednak nie było w tym związków lotnych, nie czułem niemal żadnego posmaku i nic nie zachęcało mnie do sięgnięcia po kolejny kawałek.

– Tak teraz smakuje każdy posiłek tej kobiety, pizza, homary, cokolwiek – wyjaśniła Stuckey.
– Możesz to sobie wyobrazić?

Kobieta wygrała sprawę.

Interesujące, że ludzie, którzy stracili tylko zmysł smaku, odczuwają z jedzenia jeszcze mniej przyjemności, choć kubki smakowe w stosunkowo niewielkim stopniu przyczyniają się do powstania posmaku. Głównym powodem wydaje się fakt, że brak czynnych receptorów smaku na języku sprawia, że mózg w zasadzie ignoruje sygnały nadchodzące z wąchania retronosowego. Zdaniem Stuckey podstawowe smaki tworzą też „bazę” posmaku/aromatu.

– Myślę o nich jak o rusztowaniu – wyjaśnia.
– Są takie pokarmy, które bez występującej w nich naturalnej goryczy smakowałyby nieciekawie, jednowymiarowo. Na przykład pomidory.

W laboratoriach badawczych Mattson jest mnóstwo skomplikowanych urządzeń, ale w jednym z pomieszczeń spotkałem trójkę badaczy żujących coś w zamyśleniu. Pewien wytwórca żywności wynajął ich, by odtworzyli smak pikantnego dania z brązowego ryżu sprzedawanego przez jednego z jego konkurentów. Analiza chemiczna dała tylko częściową odpowiedź.

– Ludzkie podniebienie to najbardziej wysublimowane narzędzie badawcze, jakie istnieje – powiedziała Stuckey. – Jeśli chcesz znaleźć odpowiedź, musisz sam posmakować.

Pod koniec lat 80. Linda Bartoshuk odkryła tzw. supersmakoszy – osoby, u których kubków smakowych jest tak dużo i są tak gęsto upakowane, że ich właściciele doświadczają podstawowych smaków z niezwykłą intensywnością. To zarówno zaleta, jak i wada: tacy ludzie mają co prawda więcej przyjemności z jedzenia potraw, które lubią, ale jest więcej tych, których nie lubią; szczególnie takich o wyrazistym smaku.

W Monell mogłem się na własne oczy przekonać, jak różne może być doświadczenie smakowe supersmakosza. Po tym, jak Michael Tordoff dał mi łyk maltodekstryny, genetyk Danielle Reed (prywatnie żona Tordoffa) podsunęła mi do wypicia inny przezroczysty płyn w plastikowym kubku. Znów nic nie poczułem. W tym momencie za drzwiami przechodził kolega Danielle, Hakan Ozdener. Zawołała go i podała mu kubek z tym samym płynem. Ledwie dotknął go ustami, skrzywił się, robiąc minę, jakby miał napić się benzyny.

– To PTC – wyjaśniła Reed. – Fenylotiokarbamid. Nie wyczuwa go 70 proc. białych, ale dla tych, którzy go czują, jest niezwykle gorzki.

Dla niektórych jest po prostu nie do zniesienia. To właśnie podczas prac nad tym związkiem Bartoshuk odkryła supersmakoszy. W roztworze, który wypiłem, było go naprawdę niewiele, niemal homeopatyczna dawka, tymczasem Ozdener wciąż się krzywił. Jako supersmakosz goryczy prawdopodobnie nie zostanie fanem kawy ze Starbucksa ani rapini – kuzynki brokułu. Zarazem, jak mi potem powiedział Tordoff, jest też prawdopodobnie mniej podatny na zakażenia górnych dróg oddechowych – receptory wykrywające PTC znajdują się także w nosie, gdzie – jak się wydaje – rozpoznają określone typy bakterii i każą nam się ich jak najszybciej pozbyć. Dla wszelkiego rodzaju smakoszy głównym problemem dzisiejszego świata jest to, że – jak powiedziała Julie Mennella – żyjemy w środowisku, które pod względem żywnościowym w niczym nie przypomina tego, w którym wyewoluowaliśmy. Nasze myślistwo i zbieractwo ogranicza się do supermarketów i restauracji, a wiele potraw, które kupujemy, jest tak naładowanych energią, że za jednym posiłkiem dostarczają jej tyle, ile ciało potrzebuje przez cały dzień. Przemysł spożywczy jest często atakowany za to, że nasyca produkty substancjami, których w toku ewolucji najbardziej pożądamy, ale gdy próbuje wytwarzać zdrowsze alternatywy, często ich nie doceniamy. W 2002 r., gdy McDonald ogłosił, że przestaje smażyć swoje potrawy na olejach z tłuszczami trans, zaczęły się skargi, że frytki nie smakują już tak jak kiedyś. Być może rzeczywiście tak było, ale część skarg pochodziła z miejsc, w których jeszcze nie wprowadzono tej zmiany. Jeszcze trudniej jest obniżyć w przemysłowej żywności zawartość soli. W zasadzie wszyscy się zgadzają, że większość z nas je jej za dużo. Jeśli jednak postawisz przed ludźmi dwie miski zupy identyczne pod każdym względem oprócz zawartości soli, większość wybierze bardziej słoną wersję, a jeśli ujawnisz, że jedna jest „niskosodowa”, na ogół ocenią ją niżej niż „tradycyjną”, nawet jeśli w rzeczywistości soli będzie w obu tyle samo.

Firmy spożywcze skarżą się, że jeśli ograniczają ilość soli, muszą to ukrywać. Nie mogą promować swoich produktów jako „niskosolne”, tak jak producenci napojów promują wersje „bezcukrowe”. Zresztą i ten biznes jest obarczony ryzykiem. Ostatnimi czasy cukier zastąpił tłuszcz jako najbardziej znienawidzony element diety, ale jego zamienniki też wzbudzają kontrowersje. W tym roku PepsiCo wycofała ze swojej Diet Pepsi pozbawiony kalorii słodzik aspartam – nie dlatego, że z badań wynika, iż jest szkodliwy, tylko z powodu jego złej reputacji wśród konsumentów. Nowa, wolna od aspartamu Diet Pepsi zawiera dwa inne słodziki: sukralozę i acesulfam K. Nie ma gwarancji, że są bezpieczniejsze.

Szczególnym wyzwaniem jest cukier, na który dzieci reagują w sposób niepowiązany wprost z odczuwaniem smaku i niemal wszystkie (przynajmniej w bogatych krajach) jedzą go za dużo.

– W dzieciństwie cukier tłumi objawy bólu – mówi Mennella. – Sprawia, że niemowlę mniej płacze, jest używany jako metoda znieczulenia podczas obrzezania i przy pobieraniu krwi z pięty. (Tak naprawdę działa tu raczej odczucie słodyczy niż sam cukier, bo wykazano, że skuteczny jest także aspartam).

Warto jednak zdać sobie sprawę z konsekwencji tego nadmiaru. I nie chodzi tu tylko o rzesze otyłych dzieciaków z cukrzycą typu 2. Mennellę szczególnie martwi próchnica niemowląt wywołana zawierającymi cukier napojami, w tym sokami owocowymi. U niektórych dzieci stałe zęby już przy wyrzynaniu się są dotknięte próchnicą. – To główna choroba wieku dziecięcego, której można zapobiegać – mówi badaczka – a osiąga już rozmiary epidemii.

Bartoshuk powiedziała mi, że zwiększając zawartość nasilających odczucie słodyczy związków lotnych w potrawach, można by zmniejszyć w nich ilość cukru bez uszczerbku dla smaku. Obawia się jednak niezamierzonych skutków.

– Gdy uda nam się stworzyć odczucie słodyczy bez kalorii, toksyczności ani innych niekorzystnych cech – co będzie to oznaczać dla mózgu? Wiemy, że odczucie słodyczy wykorzystuje szlaki nerwowe zbliżone do tych, jakie zagospodarowują narkotyki. Mówi się zresztą, że narkotyki przejmują obwody, które wyewoluowały dla pożywienia, w szczególności tego o słodkim smaku. Może zatem robimy coś strasznego? Nie wiem.

– Dostać coś za nic to dobrze brzmi, ale Matka Natura ma swoją ciemną stronę – dodaje Linda.

Dobra wiadomość jest taka, że nasze wrodzone skłonności smakowe nie są niezmienne. Osoby, którym udaje się obniżyć zawartość soli w diecie, na ogół odkrywają, że ich tolerancja na słone spada. Z kolei nasz naturalny opór przed brokułami, brukselką i innym zdrowym, choć gorzkawym pożywieniem można przełamać, starając się je jak najczęściej jeść, zwłaszcza gdy zaczniemy już w dzieciństwie. Z badań Mennelli wynika, że na preferencje smakowe niemowląt wpływa dieta ich matek podczas ciąży, ale i to, co same dostają do jedzenia.

– Maluchy mogą polubić wiele różnych potraw, ale żeby coś polubić, muszą tego najpierw spróbować – mówi badaczka. Dla rodziców ma jedną radę: nie poddawać się i samemu dawać dobry przykład. Gdy na pokazywanym mi filmie dziecko dostaje kolejną łyżkę brokułów, nadal się wzdryga, ale SAMO otwiera usta.

Autor: David Owen