Происхождение вкусов: Как любовь к еде сделала нас людьми

Лукреций считал, что жирные продукты могут состоять из гладких атомов, а горькие или кислые – из изогнутых, шершавых и колючих. Это не так. На самом деле восприятие конкретной пищи любым животным определяется тем, как его вкусовые рецепторы связаны с мозгом. Переживаемое нами ощущение, связанное с солью, – чувство соленого – совершенно субъективно. Нам известно (благодаря детальным исследованиям на мышах и крысах), что у других животных есть точно такие же рецепторы, реагирующие на соленое, как у нас, и нам также известно, что эти рецепторы вызывают тягу к такой пище и удовольствие от нее, известно даже, при каких концентрациях, но мы не можем знать, как ощущается вкус соленого существами других видов. Мы не знаем наверняка, какое оно – это удовольствие от вкуса соленого, которое испытывают представители этих видов. Мы ничего не знаем о переживании вкусовых ощущений или удовольствия другими людьми, кроме нас самих. Мы всего лишь предполагаем, что они всегда одинаковы.

Рис. 1.1. Массовая доля наиболее распространенных и биологически «незаменимых» элементов в организме животных (горизонтальная ось) в соотношении с их содержанием в растениях (вертикальная ось). Элементы с положительными значениями имеют более высокую концентрацию в животных тканях, чем в растительных. Например, содержание натрия почти в 50 раз (на 5000 %) выше в организмах животных, чем растений. И наоборот, концентрация кремния (Si) немного выше в тканях растений, чем животных

Как вы видите на рисунке 1.1, натрий не единственный элемент, содержание которого в организме позвоночных, например млекопитающих, больше, чем в организме растений. Это относится и к азоту (N). В животных и растительных клетках азот обычно находится в составе аминокислот и нуклеотидов. Из аминокислот, как из кирпичиков лего, складываются белки, а из нуклеотидов – молекулы ДНК и РНК.

Животные, поедающие растения, будь то свиньи, люди или медведи, могут легко столкнуться с дефицитом азота в рационе. В среднем в организмах животных вдвое больше азота, чем в растениях (пропорционально массе их тел). Так каким же образом всеядные и травоядные виды справляются с этим дефицитом? Некоторые просто поедают вдвое (а то и в несколько раз) больше пищи, чем им требуется, и избавляются от излишков. Например, червецы, насекомые-паразиты, подобно тлям, пьют сахаристый сок, текущий по жилкам растения. При этом они усваивают из выпитого небольшие количества азота и столько сахара, сколько им нужно. Излишки сахара насекомые выделяют в виде сладких испражнений, которыми питаются муравьи, а люди порой едят как деликатес. (Считается, что манна небесная, упоминаемая в Библии, могла быть выделениями тамарискового маннового червеца, Trabutina mannipara, кормящегося на кустах тамариска.) Однако млекопитающим подобный подход не годится. Более удачным решением представляется наличие вкусового рецептора, реагирующего на азот либо какое-нибудь соединение, характерное для пищи, богатой азотом. Но до 1907 г. не были известны вкусовые рецепторы, реагирующие на азот или содержащие его аминокислоты и белки в пище.

Как-то раз в 1907 г. Кикунаэ Икеда, профессор химии Токийского императорского университета, ел бульон, который изменил его жизнь. Бульон назывался даси [11] . Икеда и раньше ел даси, но именно в этот раз поразился тому, какой он вкусный. Даси был соленый, чуточку сладковатый, к тому же там чувствовался привкус чего-то еще очень приятного. Икеда решил установить происхождение этого чрезвычайно приятного привкуса, который он позже назовет «умами». Слово «умами» происходит от японских слов «вкусный» (umai) и «сущность» (mi). Оно также означает «восхитительный вкус и уровень его восхитительности», а также «искусство, которым наслаждаются», особенно применительно к техникам живописи.

11

Даси – традиционный японский бульон, основа мисо-супа, используется в японской кухне для приготовления различных супов и соусов. – Прим. ред.

Рецепт даси на первый взгляд прост. Туда входят сухие хлопья ферментированного копченого тунца (кацуобуси) {12} , вода и иногда особая водоросль (комбу). Икеда знал, что вкус дает не вода. Значит, его давали либо рыбные хлопья, либо комбу. Все, что требовалось Икеде, – это идентифицировать, какое соединение в рыбных хлопьях или в комбу дает вкус, который, как ему представлялось, он ощутил, – вкус умами. Проще сказать, чем сделать. «Простой» бульон даси может содержать тысячи химических соединений, потенциально способных давать какой-либо вкус или аромат. Икеде пришлось выделять эти соединения и проверять их одно за другим. Согласно рассказу Джонатана Сильвертауна в книге «Обед с Дарвином» [12] , понадобилось 38 отдельных этапов, чтобы наконец выделить из водоросли комбу в супе какие-то зернистые кристаллы, которые казались относительно чистыми (содержали одно соединение) и имели вкус умами. Кристаллы оказались глутаминовой кислотой. Глутаминовая кислота – это аминокислота, строительный кирпичик белка, а потому надежный индикатор присутствия в пище азота. Вкус умами – это вкус, вознаграждающий нас за то, что мы добыли азот. Этот вкус, который придает пище глутаминовая кислота, влечет нас к необходимым нам аминокислотам. Но ощущение вкуса умами вызывает не только глутаминовая кислота.

12

Для приготовления рыбных хлопьев мясо рыбы, обычно полосатого тунца (Katsuwonus pelamis), известного также как бонито, или по-японски катцуо, отваривают в соленой воде на протяжении часа. Отваренные куски рыбы без кожи затем коптят над огнем на твердых породах дерева 12 дней и 12 ночей. Копченые куски мяса засевают спорами грибков, нередко несколькими видами Aspergillus, Eurotium и Penicillium. Рыбу со спорами помещают в герметичный ящик для ферментации. Через несколько дней с копченых ферментированных кусков соскребают образовавшуюся плесень и снова оставляют их бродить. Этот процесс ферментации и соскребания повторяется пять раз на протяжении месяца. После пятого соскребания рыба готова. Затем из перебродившей копченой рыбы делают хлопья под названием «кацуобуси». Эти хлопья – основной компонент бульона даси.

12

Jonathan Silvertown, Dinner with Darwin: Food, Drink, and Evolution (University of Chicago Press, 2017).

Последующие исследования других японских ученых показали, что, помимо глутаминовой кислоты, вкус умами дают также два рибонуклеотида – инозинат и гуанилат. Этих двух рибонуклеотидов нет в водоросли комбу, но они содержатся в рыбных хлопьях. Когда инозинат или гуанилат воспринимается совместно с глутаминовой кислотой, они дают вкус суперумами, если можно так сказать. В бульоне даси как раз и ощущаются совместно глутаминовая кислота и инозинат. Даси отличается вкусом суперумами – вкусом, который одновременно чрезвычайно приятен и указывает на присутствие азота.

На протяжении десятилетий немногие ученые за пределами Японии верили результатам исследований Икеды (а тем более его последователей, работы которых были связаны с инозинатом и гуанилатом). Но не переживайте за Икеду: в 1908 г. он запатентовал метод изготовления глутамата натрия, то есть соединения натрия с глутаминовой кислотой. Благодаря этому патенту Икеда неплохо заработал [13] . Люди захотели платить за вкус умами даже прежде, чем поверили в его существование. Почему работа Икеды осталась без внимания за пределами Японии? Отчасти потому, что его первая статья была написана на японском языке и ее не смогли прочитать большинство ученых Европы и США. Но дело было не только в языке, проблема заключалась также в механизме восприятия. Хотя Икеда сумел показать, что кристаллы глутаминовой кислоты, будучи добавленными в пищу, улучшают ее вкус, он не установил, каким образом этот вкус ощущается во рту. Вкусовой рецептор умами (рецептор к глутаминовой кислоте) откроют лишь 90 лет спустя. Отдельный рецептор, реагирующий на инозинат и гуанилат, будет обнаружен еще позже. Только с их открытием вкус умами получит всеобщее признание большинства специалистов по сенсорному восприятию как один из вкусов, ощущаемых человеком.

13

Ken'ichi Ikeda, "On a new seasoning," Journal of the Tokyo Chemical Society 30 (1909): 820–36. The paper appears to have been first referenced in an English language paper in 1966.

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. науч. ред.

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.