REKLAMA


 

REKLAMA


 

Wyróżniono 5 rodzajów smaku: słodki, słony, gorzki, kwaśny i umami. Umami jest rodzajem smaku słodkiego, wyczuwanego lepiej przez Azjatów Wyróżniono 5 rodzajów smaku: słodki, słony, gorzki, kwaśny i umami. Umami jest rodzajem smaku słodkiego, wyczuwanego lepiej przez Azjatów www.sxc.hu

Genetyczne dziedziczenie smaku zostało już dość dobrze poznane i opisane przez badaczy, ale żywienie człowieka ma również uwarunkowania cywilizacyjne i kulturowe


Szyfter_Krzysztof

Autorem tekstu jest
Krzysztof Szyfter

Instytut Genetyki Człowieka, Polska Akademia Nauk, Poznań
e-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.  

 

Prof. med. dr hab. Krzysztof Szyfter jest specjalistą od genetyki człowieka oraz ekogenetyki, autorem publikacji na temat genetycznych uwarunkowań odżywiania i smaku 

 


Opublikowanie pełnego genomu człowieka odebrano jako zamknięcie pewnego etapu badań poznawczych. Powszechnie rozumiano to jako pełną informację o strukturze ludzkiego DNA, co nie było odległe od prawdy, chociaż białe plamy pozostały. Równocześnie odkrywcy wypowiadali się na temat funkcjonalnego rozumienia odkrycia, wskazując obecność ok. 20 tys. genów. Druga informacja była już dużym przybliżeniem, obejmowała bowiem zarówno geny odkryte, jak i elementy składowe DNA odpowiadające strukturalnie rozpoznanym genom. Prace nad pełnym poznaniem ludzkiego DNA trwają nadal.

 

Zmysły w genach

 

Jednym z otwartych pól badawczych pozostaje genetyczna determinacja smaku, stanowiąca część genetyki kodowania zmysłów. Spojrzenie na kodowanie zmysłów przynosi dwie interesujące obserwacje. Przede wszystkim, stan wiedzy na ten temat jest bardzo zróżnicowany. Pod koniec XX wieku podłoże genetyczne wzroku i słuchu zostało dobrze rozpracowane. Badania nad genetyczną determinacją rozpoznawania zapachów doczekały się przełomu za sprawą Richarda Axela (Nowy Jork, USA) i Lindy Buck (Seattle, USA), uhonorowanych w roku 2004 Nagrodą Nobla z fizjologii i medycyny. Równoległe prace nad podłożem genetycznym smaku natomiast już przyniosły sporo ustaleń, ale – jak wykażemy dalej - wiele pytań pozostaje jeszcze bez odpowiedzi. Drugą z obserwacji porównawczych było stwierdzenie różnego stopnia złożoności podłoża genetycznego. Na przykład geny odpowiadające za widzenie są względnie zwartą grupą. Tylko trzy odpowiadają za widzenie barwne. Identyfikacją genów odpowiedzialnych za detekcję kolorów niebieskiego, czerwonego i zielonego potwierdzono XIX-wieczne rozwikłanie trójkąta barw, co stanowi pięknie uzupełniające się odkrycia z różnych dziedzin prowadzone diametralnie różnymi technikami. Dla odmiany prace nad genetyką słuchu prowadzone faktycznie w odniesieniu do przypadków niedosłuchu/głuchoty doprowadziły do odkrycia prawie 100 genów odpowiedzialnych za słyszenie. Inaczej przedstawia się genetyczna podstawa rozpoznawania zapachu.

 

10 tysięcy zapachów

 

Wspomniani amerykańcy nobliści wykryli około 1 tys. (!) genów odpowiedzialnych za kodowanie receptorów zapachu. Znaczy to, że istotna część naszego genomu zaangażowana jest w rozpoznawanie i zapamiętywanie ok. 10 tys. różnych zapachów. Lista 1 tys. genów jest na to oczywiście zbyt krótka, więc możemy oczekiwać, że receptory tworzą czasowe kombinacje poszerzające zakres działania. W tym miejscu warto dodać, że niezależnie od liczby genów zawsze stwierdzano ich rozrzucenie po różnych chromosomach. Przypuszczalnie oznacza to ewolucyjne zabezpieczenie przed głębokim defektem funkcjonalnym, który mógłby wystąpić w konsekwencji uszkodzenia danego chromosomu.

 

Preferencje smakowe dzieci w większym stopniu determinuje czynnik genetyczny, u rodziców przeważa doświadczenie cywilizacyjne. Fot. www.sxc.huZ medycznego punktu widzenia kwestią smaku interesuje się fizjologia, neurologia, nauka o żywieniu i genetyka. Układ smakowy razem z węchowym zaliczany jest do zmysłów trzewnych z racji ścisłego związku z czynnością układu pokarmowego. Ciekawe, że istnieje zgodność co do pierwotnej funkcji układu smakowego, dostosowanej na wczesnym etapie ewolucyjnym do rozpoznawania toksyn w produktach żywieniowych. Wyróżniono 5 rodzajów smaku, a mianowicie słodki, słony, gorzki, kwaśny i umami. Wymieniony na końcu umami jest rodzajem smaku słodkiego, wyczuwanego lepiej przez Azjatów. Zaproponowano też włączenie do tej klasyfikacji rozpoznawania tłuszczu. Percepcja smaku następuje za sprawą receptorów zlokalizowanych w kubkach smakowych. Są one rozmieszczone głównie w jamie ustnej, a ich największe nagromadzenie jest na grzbiecie języka. Kubki smakowe występują także w górnej części przełyku. Wiadomo, jak wygląda rozpoznawanie podstawowych smaków. W skrócie za percepcję smaku odpowiadają kanały sodowe (jonowe), potasowe, wapniowe, a ponadto receptory smakowe związane z białkiem G. Podobnie jak w ostatnim przypadku dla pełnego zrozumienia funkcji biologicznej poszczególnych receptorów przypisanych do typów smaku badania prowadzono z wykorzystaniem wielu związków modelowych. Przykładem są izotiocyjaniany, polifenole lub sulfamidy dla smaku gorzkiego lub glukoza, sacharoza, glicyna i sztuczne słodziki dla smaku słodkiego. Percepcja smaku umami sprowadza się do rozpoznania L-glutaminianu i jego pochodnych. Sygnały zbierane przez receptory są odbierane i przekazywane przez układ nerwowy do mózgu.

 

Słodko i gorzko

 

Receptory dla smaku słodkiego zostały zidentyfikowane w rodzinie genów TR1, kodujących białka G. zlokalizowane na chromosomie 1. Ostatecznie ustalono lokalizację trzech genów receptora smaku słodkiego, a mianowicie TAS1R1, TAS1R2 i TAS1R3 w krótkim ramieniu chromosomu 1 w prążku 36. Szerokie badania nad strukturą tych genów prowadzone na populacjach Azjatów, Indian amerykańskich, rdzennych mieszkańców Afryki i kilku grup etnicznych Europejczyków wykazały zróżnicowanie strukturalne badanych genów ze szczególnym wskazaniem na TAS1R2, co może tłumaczyć różne preferencje smakowe w powiązaniu z etnicznością. Ostatnie prace zespołu badaczy z Finlandii wskazują na istnienie dodatkowego locus na chromosomie 16 odpowiedzialnego również za recepcję smaku słodkiego.

 

Genetyka receptorów smaku gorzkiego przynosi bardziej skomplikowany obraz. Rodzina genów określona symbolem TAS2R, kodujących przezbłonowe białka G liczyła w 2011 roku 25-30 genów. Zlokalizowano je na chromosomach 5, 7 i 12. Niewykluczone, że znacznie większa liczba genów smaku gorzkiego niż słodkiego jest efektem wspomnianego nawiązania do pierwotnej funkcji smaku służącego do wykrywania toksyn. Zwrócono uwagę na prewencyjną funkcję detekcji smaku gorzkiego w powstrzymywaniu się przed nadmiernym odżywianiem się. Również w tym przypadku geny wykazują zmienność strukturalną. Najwięcej uwagi poświęcono strukturze genu TAS2R38, wykazującemu wysoką zmienność. W badaniach przeprowadzonych na grupie włoskich mężczyzn wykazano, że pewnym wariantom strukturalnym genu TAS2R38 towarzyszy zwiększona gęstość występowania kubków smakowych i dopiero taka kombinacja tłumaczy występowanie wysokiej wrażliwości smakowej u części badanych osób. Wnikanie technikami molekularnymi w strukturę genu pozwala na wytypowanie osób o wysokiej wrażliwości na smak i dalsze szkolenie pod kątem wykorzystania ich wrażliwości do celów praktycznych jako degustatorów. Natomiast skupienie uwagi na genie TAS2R16 badanym w różnych populacjach doprowadziła do stwierdzenia częstego występowania tego genu u Europejczyków i Pigmejów w przeciwieństwie do Mezopotamii i południowych Chin. Ustalenia te wpasowują się w model ewolucji człowieka na drodze zasiedlania kontynentów przez migrantów z Afryki i postępującego utrwalania się zmienności genetycznej.

 

By ostrzegać i równoważyć

 

Kodowanie receptorów smaku kwaśnego jest słabiej poznane. Nie ma jednak wątpliwości, że rozpoznanie tego smaku było bardzo istotne w grupach ludzkich, których podstawą wyżywienia było zbieractwo. Smak kwaśny stanowił ostrzeżenie wskazujące na niższą przydatność znaleziska, mógł świadczyć bowiem o postępującej dekompozycji wskutek gnicia, fermentacji etc. Detekcja smaku kwaśnego sprowadza się do depolaryzacji jonów wapniowych i ich wniknięcia do komórek receptorowych. W kubkach smakowych myszy wykryto dwa białka: PKD2L1 i PKD1L3, które mogą pełnić funkcję receptorów smaku kwaśnego. Finezyjne doświadczenia in vitro potwierdziły ich reaktywność wobec kwasów i brak takiej reaktywności wobec związków modelowych innych smaków. Dotychczas jednak nie udało się znaleźć analogów tych białek w organizmach ludzkich.

 

Genetyczna determinacja smaku, stanowiąca część genetyki kodowania zmysłów, pozostaje jednym  z otwartych pól badawczych. Fot. www.sxc.huGenetyczna determinacja smaku, stanowiąca część genetyki kodowania zmysłów, pozostaje jednym  z otwartych pól badawczych. Fot. www.sxc.huZnaczenie smaku słonego nie nawiązuje bezpośrednio do właściwości toksycznych, ale poziom soli odgrywa zasadniczą rolę w utrzymywaniu równowagi elektrolitycznej w płynach ustrojowych i – pośrednio – w organach przez nie „obsługiwanych”. O znaczeniu odżywczym pokarmu o smaku słonym świadczą obserwacje noworodków. W pierwszych tygodniach życia pozytywnie reagują wyłącznie na smak słodki. Jednak już po tym okresie dobrze odbierają również smak słony. Z jednej strony jest to dla nich nowość, pokarm kobiecy zawiera bowiem minimalne stężenie soli. Z drugiej jednak można zastanowić się, czy maluchy intuicyjnie wyczuwają potrzebę przyjmowania pewnej ilości soli. Z tego wynika ważna rola komunikacyjna kanałów sodowych i potasowych. Również w tym przypadku wstępne ustalenia osiągnięte w badaniach myszy nie zostały jeszcze przeniesione na człowieka.

 

Dla smaku umami nie wykryto innych genów niż TAS1R, ale bardzo precyzyjnie można wskazać warianty sekwencyjne tych samych genów uwrażliwiające na smak umami.

 

Część badaczy postuluje, by do listy smaków wprowadzić dodatkowo „smak tłusty”. Z punktu widzenia potrzeb żywieniowych odpowiada to zapotrzebowaniu na produkty wysokoenergetyczne. Stwierdzono, że posiadamy zdolność wykrywania nawet niskich stężeń kwasów tłuszczowych, co uzasadnia dodanie smaku tłustego do już uznanych. U myszy wykryto stosowny receptor CD36, dla którego znaleziono analog na długim ramieniu chromosomu 7 w prążku 11. Zapis symbolu tego genu u człowieka to CD36.

 

Skąd różnorodność?

 

Po przedstawieniu podstawowych ustaleń na temat genetyki receptorów smaku warto postawić pytanie, dlaczego ludzie różnią się wrażliwością na percepcję smaku. Odpowiedź jest wielopunktowa. Po stronie fizjologicznej przywołuje się gęstość rozmieszczenia kubków smakowych. Natomiast z genetycznego punktu widzenia kwestię rozważa się w kategoriach polimorfizmu genetycznego. Po pierwsze, podczas powielania DNA zdarzają się błędy kopiowania. Po drugie, cały czas jesteśmy poddawani działaniu szeregu czynników fizycznych i chemicznych posiadających zdolność uszkadzania DNA. Co prawda jesteśmy wyposażeni w efektywny proces naprawy uszkodzeń DNA, ale efektywność ma swoje granice. Po ich przekroczeniu uszkodzenia pozostają, a nawet zostają utrwalone w postaci mutacji. Jeżeli mutacja pociąga za sobą bardzo szkodliwy efekt zdrowotny, osobnik ginie. Część mutacji oznacza jednak zmianę struktury genu i wpływa ilościowo na funkcję kodowanego białka. Pewne warianty mutacyjne utrwalają się etnicznie, pewnie dlatego większość Europejczyków nie odbiera dobrze rozpoznawanego przez Azjatów smaku umami.

 

Choroby genetycznie uwarunkowane nie są już rozważane w kategoriach polimorfizmu genetycznego. Tymczasem znamy wiele chorób, w których wśród objawów znajdują się zaburzenia przyjmowania pokarmu. W absolutnej większości zaburzenia idą w kierunku odmawiania pokarmu lub nadmiernego odżywiania się i rola rozpoznawania smaku nie jest dyskutowana w tych przypadkach. Natomiast zakłócenia percepcji smaku mogą stanowić wadę nabytą, towarzyszącą innym patologiom. Przykładem jest unikanie smaku słodkiego u osób z długą historią alkoholową. Obserwacji tej dokonano już dawno i posłużono się tym faktem, zakładając, że geny metabolizmu napojów alkoholowych i recepcji smaku słodkiego zajmują nieodległe miejsca w genomie.

 

Nawyki smakowe

 

Przy omawianiu preferencji smakowych nie sposób oderwać się od rozważań genetycznych, zwracając uwagę na fakt, że żywienie nie ogranicza się wyłącznie do dostarczenia środków do życia, ale ma głębokie uwarunkowania cywilizacyjne i kulturowe, które wytworzyły nawyki żywieniowe i pewną kategoryzację pozwalającą uznawać niektóre potrawy za wykwintne, jednocześnie deprecjonując inne. Do doświadczeń cywilizacyjnych i życiowych odwołano się po stwierdzeniu znacznych różnic preferencji żywieniowych rodziców i ich dzieci. W końcu materiał genetyczny przenoszony jest z pokolenia na pokolenie zgodnie z prawami Mendla. Okazuje się jednak, że preferencje smakowe dzieci w większym stopniu determinuje składnik genetyczny, a u rodziców przeważa czynnik pozagenetyczny w postaci doświadczenia cywilizacyjnego. Rola zmysłu smaku przeszła więc długą drogę ewolucyjną odważnego systemu ostrzegania po kształtowanie przyjemności, co pozwala mówić wręcz o zmyśle hedonistycznym.

 

Receptory dla smaku słodkiego zostały zidentyfikowane w rodzinie genów TR1, kodujących białka G. zlokalizowane na chromosomie 1. Fot. www.sxc.hu

 

 

Chcesz wiedzieć więcej?

Phillips D.H., Venitt S. (1995). Environmental Mutagenesis. Bios Scientific Publishers, Oxford press.
Szyfter K. (2010). Żywienie a informacja genetyczna człowieka. W: J. Gawęcki (red.), Żywienie człowieka, t. 1 str. 473 – 484. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN.


© Academia nr 1 (29) 2012

 

 

Oceń artykuł
(0 głosujących)

Tematy

agrofizyka antropologia kultury antropologia społeczna archeologia archeometalurgia architektura Arctowski arteterapia astrofizyka astronomia badania interdyscyplinarne behawioryzm biochemia biologia biologia antaktyki biologia płci biotechnologia roślin borelioza botanika chemia chemia bioorganiczna chemia fizyczna chemia spożywcza cywilizacja demografia edukacja ekologia ekologia morza ekonomia energia odnawialna etnolingwistyka etnomuzykologia etyka ewolucja fale grawitacyjne farmakologia filozofia finansowanie nauki fizyka fizyka jądrowa gender genetyka geochemia środowiska geoekologia geofizyka geografia geologia geologia planetarna geoturystyka grafen historia historia idei historia literatury historia nauki historia sztuki humanistyka hydrogeologia hydrologia informatyka informatyka teoretyczna internet inżynieria inżynieria materiałowa język językoznawstwo kardiochirurgia klimatologia kobieta w nauce komentarz komunikacja kosmologia kryptografia kryptologia kulinaria kultoznawstwo kultura lingwistyka literatura literaturoznawstwo matematyka medycyna migracje mikrobiologia mineralogia mniejszości etniczne mniejszości narodowe modelowanie procesów geologicznych muzykologia mykologia na czasie nauka obywatelska neurobiologia neuropsychologia nowe członkinie PAN 2017 oceanografia ochrona przyrody orientalistyka ornitologia paleobiologia paleontologia palinologia parazytologia PIASt politologia polityka społeczna polska na biegunach prawo protonoterapia psychologia psychologia zwierząt punktoza Puszcza Białowieska robotyka rozmowa „Academii” seksualność smog socjologia szczepienia sztuka technologia wieś w obiektywie wulkanologia zastosowania zdrowie zoologia zwierzęta źródła energii żywienie

Komentarze

O serwisie

Serwis naukowy prowadzony przez zespół magazynu Academia PAN.Academia Zapraszamy do przysyłania informacji o badaniach, aktualnie realizowanych projektach naukowych oraz imprezach popularyzujących naukę.

 

Dla użytkowników: Regulamin

Pliki cookies

Informujemy, że używamy ciasteczek (plików cookies) w celu gromadzenia danych statystycznych, emisji reklam oraz prawidłowego funkcjonowania niektórych elementów serwisu. Pliki te mogą być umieszczane na Państwa urządzeniach służących do odczytu stron, a korzystając z naszego serwisu wyrażacie Państwo zgodę na używanie cookies, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki.

Więcej informacji o celu używania i zmianie ustawień ciasteczek w przeglądarce: TUTAJ

Wydanie elektroniczne

Kontakt

  • pisz:

    Redakcja serwisu online
    Academia. Magazyn Polskiej Akademii Nauk
    PKiN, pl. Defilad 1, pok. 2110
    (XXI piętro)
    00-901 Warszawa

  • dzwoń:

    tel./fax (+48 22) 182 66 61 (62)

  • ślij:

    e-mail: academia@pan.pl