Величайшие загадки человека

Корневой частью язык больше ощущает горечь. Кислое и соленое — краями. В формировании вкусовых ощущений принимают активное участие также нёбо, глотка и гортань. На слизистой оболочке расположено множество бугорков — вкусовых сосочков. На языке их нетрудно обнаружить с помощью зеркала.

Каждый сосочек состоит из нескольких десятков клеток — светлых и темных. Полагают, что вкус воспринимают прежде всего темные клетки, называемые микровиллями. Каждая величиной около микрона и от каждой отходит нервное волокно, по которому в мозг передается информация о вкусе вещества. Сигнал этот имеет примерно ту же электрическую природу, что и посылаемая по проводам телеграмма.

Но для нас важнее в данном случае другое: как именно проходит информация из сосочка в мозг и какая она?

* * *

Раньше полагали, что каждый сосочек способен воспринимать только одно вкусовое ощущение, он настроен на него примерно так же, как камертон на определенную ноту. Однако современными исследованиями установлено, что лишь пятая часть всех рецепторов, посылающих сигналы в мозг, реагирует на одно вкусовое ощущение, скажем, на сладость. Еще четверть откликается одновременно (или по очереди) на любой вкус, а все остальные клетки занимают промежуточное положение между двумя первыми типами, реагируя, например, только на соленое и горькое или только на кислое и сладкое.

Воспринимает «вкусовую телеграмму» в изначальной точке стенка клетки — мембрана. Она состоит в основном из липидов. Так называются вещества, относящиеся к классу жиров. Их молекулы состоят из двух частей: гидрофильной головки, имеющей электрические заряды и стремящейся окружить себя молекулами воды, и гидрофобного (не любящего воды) хвоста, заряда не имеющего. Из‑за таких симпатий и антипатий к воде молекулы липидов, образующие клеточную мембрану, укладываются в стенку клетки своеобразным сэндвичем — в два слоя, причем хвосты оказываются внутри, а головки, любящие воду, высовываются наружу на обе стороны, где и соприкасаются с внешней средой, пропитанной влагой.

Клетка была бы похожа на здание, не имеющее окон, если бы не молекулы белков, там и сям вкрапленные в липидные стены. Они‑то и выполняют роль окошек. Причем окна эти необычные. Если и дальше пользоваться аналогиями, то белковое окно можно, наверное, сравнить с витражом, составленным из разноцветных кусков стекла. В клетке такими «кусками» служат аминокислотные остатки. Но если в витраже отдельные участки скрепляются с помощью свинцовой окантовки, то в аминокислотах роль окантовки выполняют две группы с противоположными свойствами — кислая карбоксильная группа СООН и основная аминогруппа NH2. Причем конфигурация, или, как говорят химики, конформация, каждой молекулы меняется под действием самых различных факторов — например, при увеличении или уменьшении концентрации ионов металла или водорода в растворе, окружающем белок.

Сами мембранные белки бывают трех типов: структурные (они существенны для архитектурного строения мембраны), ферментные (они ускоряют реакции, происходящие в клетке) и рецепторные. Для нас в данном случае интересны как раз последние, поскольку именно они участвуют в распознавании вкуса того или иного вещества.

* * *

Существует несколько теорий вкуса, но ни одна из них не доведена до окончательного варианта.

В 50—60–е годы XX английский физиолог JI. Бейдлер разработал теорию, согласно которой вкусовой стимул (так он называл молекулы горьких или сладких веществ, ионы кислых или соленых) взаимодействует с молекулой особого рецепторного белка, встроенного в липидную мембрану вкусовой клетки. Как только вкусовой стимул с помощью каких‑то особых сил, еще неизвестных науке, прилипает к белковой молекуле, та сокращается, открывая при этом пору–отверстие в мембране. Поток ионов мгновенно устремляется из внешней среды через открывшийся проход внутрь клетки. Происходит резкое падение напряженности электрического поля, напоминающее пробой конденсатора. Понятное дело, такой сигнал не остается незамеченным мозгом, получающим «телеграмму» об изменении электрического потенциала в клетке.

Как мозг узнает, что за вещество попало в клетку — сладкое или кислое, горькое или соленое? Бейдлер выяснил, что молекула рецепторного белка похожа на ионообменную смолу — из нее торчат различные «хвосты», имеющие положительные и отрицательные заряды. Естественно, ионы, тоже имеющие заряды, тут же прилипают к хвостам, имеющим противоположные знаки. На поверхности одной рецепторной клетки могут находиться несколько участков, способных реагировать либо с ионами натрия, либо водорода и таким образом воспринимать соленый или кислый вкус.

С горькими и сладкими веществами, не имеющими заряда, справиться оказалось сложнее. Тут на помощь Бейдлеру пришел американец Р. Шелленбергер. Он заметил, что сладкий вкус имеют лишь те соединения, в которых на расстоянии трех ангстрем в молекуле находятся две группировки: одна из них — донор — отдает атом водорода для образования связи, а другая — акцептор — принимает его.