... Наше обоняние во время еды может работать в двух режимах — когда вы нюхаете в себя и наоборот. Звучит немного странно, но мы действительно воспринимаем аромат пищи традиционным ортоназальным способом, только когда утром вас будит аромат блинчиков или когда вы нюхаете содержимое тарелки. Остальное время вы нюхаете в обратную сторону — ретроназально. Этот процесс идёт за счёт того, что летучие ароматические компоненты испаряются в полости рта, а затем попадают в носовую полость с обратной стороны через глотку и хоаны.
...
Функциональной единицей восприятия вкуса является вкусовая почка — микроскопическое овальное скопление из 50–150 клеток, расположенное внутри эпителия сосочков. Это не просто набор сенсоров, а сложный, постоянно обновляющийся микроорган. Внутри него находится как минимум четыре типа клеток:

● Рецепторные клетки (II типа): оснащены рецепторами для сладкого, горького и умами.
● Пресинаптические клетки (III типа): отвечают за восприятие кислого вкуса.
● Поддерживающие клетки (I типа): выполняют структурную и вспомогательную функции.
● Базальные клетки (IV типа): стволовые клетки, которые постоянно делятся и заменяют отмирающие вкусовые клетки.

Этот процесс регенерации идёт непрерывно, и полный жизненный цикл одной вкусовой клетки составляет всего 10–14 дней. Поэтому, когда вы обожгли язык горячим чаем, сначала вы интенсивно страдаете, лишившись слизистой, но вскоре восстанавливаете способность чувствовать вкус.
...
Для более сложных органических молекул сахаров, аминокислот и некоторых видов токсинов используется более медленный, но зато многократно усиливающий сигнал каскад G-белковых рецепторов — GPCR. Каскад служит ровно для того же, для чего служит операционный усилитель с соответствующей обвязкой в электронных схемах. Его задача — поймать нужный лиганд и активировать следующие механизмы. В 2012 году Брайан Кобылка и Роберт Лефковитц получили Нобелевскую премию за изучение механизма работы этого огромного класса рецепторов.
...
● Солёный: это самый прямой из вкусов. Он отвечает за детекцию ионов натрия (Na+), критически важных для водно-солевого баланса. Основным рецептором для приятного, низкоконцентрированного солёного вкуса служит эпителиальный натриевый канал (ENaC). Когда концентрация соли во рту растёт, ионы натрия просто затекают в клетку через этот постоянно открытый канал, вызывая её деполяризацию и заставляя высвобождать нейротрансмиттеры. Всё просто и эффективно. Процесс пассивный и не требует каких-то сложных механизмов. Наверное, подобные механизмы унаследованы ещё от первых одноклеточных, которые медленно дрейфовали в прибрежной грязи первых морей планеты.
● Кислый: это вкус кислотности, то есть протонов (ионов водорода — H+). Долгое время его механизм был загадкой, но недавние исследования идентифицировали ключевой белок — протон-селективный ионный канал OTOP1. Когда в рот попадает кислота, ионы H+ устремляются в клетку III типа через этот канал. Это не только меняет заряд клетки, но и блокирует калиевые каналы, что ещё больше усиливает деполяризацию и приводит к мощному выбросу нейромедиатора серотонина.
● Сладкий, горький и умами: эти три вкуса, несмотря на кардинально разное восприятие, используют практически идентичный внутриклеточный механизм, основанный на GPCR-рецепторах. Вопрос только в том, какая мутантная линия эволюционно обслуживает каждое вещество. Сложный каскад активации заканчивается выбросом нейротрансмиттера через специальный канал CALHM1/3 и запуском нервного импульса в подключённом нервном волокне..

Разница в последних трёх вкусах — лишь в специфичной модификации самого рецептора на поверхности клетки:

● Сладкий: за него отвечает парный рецептор T1R2/T1R3. Он распознаёт сахара, некоторые аминокислоты и искусственные подсластители, сигнализируя о поступлении энергии. Для приматов критически важно: нащупал сладкое — ешь, пока не отобрали. Скорее всего, это мёд, фрукты или что-то очень энергетически ценное.

● Умами: это вкус белка, вкус аминокислот. За него отвечает парный рецептор T1R1/T1R3. Он специфичен к L-глутамату (основному компоненту глутамата натрия). Его чувствительность резко возрастает в присутствии 5'-рибонуклеотидов (IMP, GMP), которые также содержатся в богатой белком пище. Любой химик-флейворист знает об этом эффекте, когда собирает композицию повкуснее для чипсов, колбасы из туалетной бумаги или курицы мехобвалки. Поэтому обычно, кроме глутамата, кладут ещё и модуляторы, которые усиливают его вкус — гуанилат и инозинат натрия. Если вы увидели в составе I+G и не доверяете страшным глутаматам — можете радоваться. Смеси из 98% глутамата и 2% I+G можно класть в четыре раза меньше с той же интенсивностью вкуса.

● Горький: это наша система предупреждения о ядах. Рецепторы мутировали таким образом, чтобы все типовые токсины имели горький вкус и сразу заставляли примата в ужасе выплёвывать то, что он засунул в рот. Получается не всегда: иногда жутко токсичные растения и грибы могут быть приятными на вкус, а иногда невинный кукумберин из отвратительно горькой кожицы огурца может испортить весь салат. Вместо одного рецептора у нас есть целое семейство примерно из 25 разных рецепторов TAS2R (T2R). Каждый из них настроен на свою группу горьких молекул, что позволяет нам распознавать огромное разнообразие потенциально токсичных алкалоидов и других соединений.
...
Раз уж мы перешли к мутациям, давайте теперь посмотрим , что именно определяет, станет ли для вас ужин деликатесом или пыткой.
Способность ощущать горькие соединения, такие, как фенилтиокарбамид (PTC) и 6-н-пропилтиоурацил (PROP), является классическим генетическим признаком, который контролируется в основном одним геном — TAS2R38. Этот ген кодирует рецептор горького вкуса, и у людей он существует в двух основных вариантах (гаплотипах):

● PAV (Пролин-Аланин-Валин): «чувствительный» вариант, который кодирует полнофункциональный рецептор, прочно связывающийся с горькими соединениями.
● AVI (Аланин-Валин-Изолейцин): «нечувствительный» вариант, кодирующий рецептор, который практически не способен связываться с этими веществами.

В зависимости от комбинации этих аллелей, доставшихся от родителей, все люди делятся на три группы:

Нечувствительные (AVI/AVI): обладатели двух «слабых» аллелей. Они почти не чувствуют горечи в PTC/PROP и спокойно едят брокколи или брюссельскую капусту. Таких людей в среднем около 24%.

Чувствительные (PAV/AVI): гетерозиготы, получившие по одному варианту от каждого родителя. Они ощущают горечь, но умеренно. Это самая многочисленная группа — около 44% населения.

Суперчувствительные (PAV/PAV): обладатели двух «сильных» аллелей. Для них те же самые соединения имеют невыносимо горький вкус. Таких людей — около 32%. Часто у них также наблюдается более высокая плотность грибовидных сосочков на языке.

При чём здесь брокколи? Химическая группа N-C=S, которую распознаёт рецептор TAS2R38, содержится в глюкозинолатах — природных соединениях, в изобилии присутствующих в крестоцветных овощах: брокколи, брюссельской, цветной и кочанной капусте. Меня в детстве часами заставляли сидеть и страдать над тарелкой с этим мерзким овощем. Мама искренне не понимала «что тут такого», так как ей было вкусно. Естественно, подразумевалось, что я, как и все дети, просто придумываю и не хочу есть полезное. Брокколи я до сих пор ненавижу всей душой, а вот моя семья и дети её обожают.
...