O privire biologică asupra mirosului și gustului
1 Deși sunt simțuri distincte, mirosul și gustul împărtășesc proprietăți care le fac „simțuri chimice” deoarece stimulii lor sunt molecule care intră în contact direct cu receptorii de pe celulele lor. Senzoriale [1]. Aceeași funcție de chimiorecepție are drept corolar principii de operare comune. Astfel, moleculele-stimuli trebuie transportate către organele senzoriale, prin aerul de respirație sau miros în cazul mirosului, prin salivă în cazul gustului. Un pas esențial în ambele cazuri este recepția moleculelor care generează mirosuri și arome de către proteine, receptorii, care sunt capabili să se lege de ele, să le recunoască, să se activeze în consecință și să transmită celulelor. Semnal senzorial pentru această recunoaștere.
2 Cele două sisteme senzoriale se disting prin proprietățile stimulilor lor. Moleculele de miros trebuie să fie volatile pentru a putea fi transportate prin aer către organul senzorial, epiteliul olfactiv, ceea ce implică faptul că au o greutate moleculară destul de mică. Moleculele de sapid care stimulează aparatul gustativ la nivelul papilelor gustative de pe papilele linguale sunt furnizate de alimente și transportate de salivă; pot fi mai grele. O a treia sensibilitate chimică care participă la „gust” este reprezentată de un nerv de la nivelul feței, nervul trigemen, ale cărui fibre transmit senzații precum picantitatea muștarului și a ardeiului iute sau prospețimea mentolului.
4 În ultimii cincisprezece ani s-au făcut progrese considerabile în cunoașterea mecanismelor de recepție a moleculelor-stimuli în cele două sisteme senzoriale. În 1991, recenții laureați ai Nobelului în fiziologie și medicină, Richard Axel și Linda Buck, au identificat natura receptorilor odoranți [2]: proteine aparținând unei familii foarte mari de proteine receptoare denumite „șapte proteine. Domenii transmembranare, cuplate la Proteine G ”. Mai târziu, la începutul anilor 2000, echipele respective ale celor doi cercetători au identificat receptorii gustativi implicați în recunoașterea moleculelor cu gust amar și a receptorilor cu gust dulce. Receptorii de sare și acid erau deja cunoscuți. Receptorii amari și dulci, deși diferiți de receptorii olfactivi prin secvența aminoacizilor lor, aparțin, de asemenea, marii familii de proteine cu șapte domenii transmembranare.
5 Să ne întoarcem la receptorii odoranților. Caracteristica lor cea mai izbitoare este că sunt foarte numeroase și diverse. Există aproximativ 1.300 dintre ei la șoareci și puțin sub 1.000 la oameni. Acestea sunt toate genele - aproximativ 3% din întregul genom - care controlează sinteza lor de către celulele senzoriale. Structura lor este cunoscută doar indirect, se deduce din secvența genelor lor. Toate au aceeași structură generală, dar diferă între ele prin secvențele lor de aminoacizi, care sunt deosebit de variabile în unele regiuni ale proteinei, în timp ce sunt mai constante în alte segmente. O moleculă poate activa un receptor numai dacă se leagă de el temporar, ceea ce presupune că găsește o regiune pe acel receptor cu care este capabilă să schimbe legături aranjate într-o geometrie tridimensională adecvată. Se crede că siturile de legare a receptorilor moleculari se găsesc în regiunile cu compoziția cea mai variabilă.
6 Bogăția și varietatea receptorilor trebuie comparată cu numărul foarte mare de substanțe mirositoare care pot fi dotate cu propria lor calitate olfactivă, mirosul lor. Cu toate acestea, numărul de substanțe odorante detectabile și discriminabile este încă mult mai mare decât numărul de receptori. Prin urmare, nu poate exista o corespondență strictă între o moleculă mirositoare, un receptor și un miros. Pe de altă parte, aflăm din numeroase studii că receptorii individuali nu sunt selectivi. Acestea pot fi activate de mai multe substanțe odorante, iar același odorant poate activa mai multe tipuri diferite de receptori. Acest lucru duce la ideea că fiecare parfum este reprezentat - se spune uneori: codificat - printr-o combinație de receptori activi [3]. Putem spune la fel de mult că este reprezentat de o combinație de celule senzoriale excitate, deoarece fiecare dintre aceste celule, care sunt neuroni, are un singur tip de receptor. Creierul atașează o anumită calitate - un anumit miros - fiecărui motiv plurineuronal primit, compară acest motiv cu altul primit și memorat anterior, pentru a-l recunoaște și a-i da o valență afectivă.
7 Situația receptorilor gustativi este oarecum diferită. În primul rând, acestea sunt mai puțin numeroase decât receptorii mirositori: câteva zeci de tipuri de receptori par a fi suficiente pentru a recunoaște foarte multe molecule care, în ciuda diversității structurii lor moleculare, au un gust amar [4]. Două gene codifică proteinele care sunt implicate în dulceață, dar cele două proteine se combină pentru a forma un singur receptor. Este, de asemenea, un receptor cu două componente care, la om, este cel mai probabil candidat pentru rolul receptorului pentru glutamat și alte câteva molecule care oferă această aromă pe care japonezii au numit-o umami, ceea ce înseamnă „delicios”. (Glutamatul se găsește în sosul de soia fermentat și, de asemenea, în carne, roșii, ciuperci.) La acesta trebuie adăugate mai multe tipuri de receptori de acid și sare descoperiți pentru o perioadă mai lungă de timp. Chiar dacă alți receptori ai gustului încă nu au fost descoperiți, este foarte probabil ca numărul final să fie mult mai mic decât cel al receptorilor mirositori.
8 La fel ca în cazul mirosului, celulele receptorului gustativ și fibrele nervoase care le conduc semnalele nu au sensibilitate moleculară selectivă. Prin urmare, este un mecanism de codificare plurineuronal care determină aroma. Mai mult, este posibil să se facă distincția între gusturile dulci ale diferitelor zaharuri și gusturile amare ale diferitelor substanțe amare. Acestea fiind spuse, trebuie recunoscut faptul că simțul gustului se pretează mai bine decât simțul olfactiv la formarea categoriilor de senzații. În ciuda numeroaselor încercări, nu a fost niciodată posibil să clasificăm mirosurile într-un mod consensual, în timp ce ne înțelegem suficient de bine pentru a recunoaște dacă nu clasele de arome, cel puțin un număr limitat de arome prototipice, cum ar fi dulce. Zaharoza, amara chininei, săratul clorurii de sodiu, acidul acidului clorhidric diluat și, mai recent, gustul umami al glutamatului.
10 Interesant este că cei mai apropiați veri ai noștri primate, maimuțele din Lumea Veche și primatele antropoide, experimentează, de asemenea, o reducere mai puțin severă (30%), dar semnificativă, a numărului genelor lor olfactive funcționale și, prin urmare, a receptorilor lor mirositori. Dar un alt eveniment senzorial genetic a avut loc la maimuțele din Lumea Veche. Se referă la viziune: este achiziționarea unei viziuni tricromatice complete. Vederea îmbunătățită nu s-a dovedit a fi cauza scăderii mirosului, dar coincidența celor două schimbări evolutive este izbitoare. Se poate presupune că îmbunătățirea vederii a avut ca efect reducerea presiunii de selecție asupra sistemului olfactiv, deoarece unele funcții ale mirosului ar putea fi transmise prin vedere. La urma urmei, culoarea unui fruct poate spune de la distanță maturitatea acelui fruct cât de mult poate mirosul său. În acest caz, deteriorarea unei gene olfactive poate să nu aibă consecințe grave asupra supraviețuirii purtătorului acesteia și gena rămâne în populație.