วิทยาศาสตร์ว่าด้วยรสชาติ - National Geographic Thailand

วิทยาศาสตร์ว่าด้วยรสชาติ

เรื่อง เดวิด โอเวน
ภาพถ่าย ไบรอัน ฟิงก์

เมื่อไม่นานมานี้ ผมไปพบจูลี เมนเนลลา นักชีววิทยาผู้ศึกษาเรื่องประสาทการรับรสของทารกและเด็กก่อนวัยเรียนที่ศูนย์วิจัยการรับรู้ทางเคมีมอเนลล์ในฟิลาเดลเฟีย เธอมักบันทึกวิดีโอการทดลองไว้และให้ผมดูวิดีโอทารกเพศหญิงซึ่งนั่งอยู่บนเก้าอี้  ขณะที่ผู้เป็นแม่กำลังป้อนอะไรหวานๆให้  แทบจะทันทีที่ช้อนเข้าปาก ใบหน้าแม่หนูน้อยก็เปล่งประกายความสุข พร้อมๆกับที่เธอทำปากคล้ายจะดูดนม ต่อมา เมนเนลลาให้ผมดูวิดีโอของเด็กชายที่ได้ชิมบร็อกโคลีซึ่งมีรสขมเล็กน้อยเป็นครั้งแรก เจ้าหนูทำหน้าเบ้ สำลัก  ก่อนจะทุบถาดวางอาหารบนเก้าอี้และทำท่าคล้ายจะบอกว่า “หยุด”

น้ำนมของมนุษย์มีแล็กโทสซึ่งเป็นน้ำตาลชนิดหนึ่งเป็นองค์ประกอบ “สิ่งที่เรารู้เกี่ยวกับทารกคือ เด็กๆชอบรสหวานมาตั้งแต่เกิดค่ะ” เมนเนลลาบอก “ถ้าเป็นเมื่อไม่กี่ร้อยปีก่อน คุณไม่รอดแน่ถ้าไม่ได้น้ำนมจากแม่หรือแม่นม” ความรังเกียจอาหารรสขมเป็นสิ่งที่ติดตัวทารกมาตั้งแต่เกิดเช่นกัน เธอบอก และนั่นมีประโยชน์ในการดำรงชีวิต เพราะช่วยให้เราไม่รับประทานสารพิษที่พืชวิวัฒน์ขึ้นเพื่อไม่ให้ถูกสัตว์กินเป็นอาหาร และนั่นรวมถึงพวกเราด้วย

นี่เป็นอาหารหรือพิษร้ายกันนะ สัตว์มีกระดูกสันหลังถือกำเนิดขึ้นในมหาสมุทรเมื่อกว่า 500 ล้านปีก่อน และการรับรสก็วิวัฒน์ขึ้นเพื่อจัดการกับปัญหาดังกล่าว สัตว์มีกระดูกสันหลังทั้งหมดมีตัวรับรสคล้ายกับของเรา แต่อาจอยู่คนละตำแหน่ง ลิ้นของเราจะมีตัวรับรสหวานเพียงหนึ่งหรือสองชนิด แต่ลิ้นมีตัวรับรสขมที่แตกต่างกันถึง 20 กว่าชนิด ข้อมูลดังกล่าวแสดงให้เห็นว่าการหลีกเลี่ยงพิษร้ายมีความสำคัญต่อบรรพบุรุษของเรามากเพียงไร

รสชาติเกิดขึ้นเมื่อโมเลกุลอาหารสัมผัสกับตุ่มรับรสขนาดเล็กบนลิ้น ตุ่มรับรสนี้ซ่อนอยู่ในปุ่มลิ้นซึ่งเป็นจุดสีซีดที่ทำให้เห็นชัดเจนขึ้นในภาพนี้โดยอาศัยสีผสมอาหารสีน้ำเงิน ในสมอง รสชาติจะผสานกับสัมผัสอื่นๆ กลายเป็นประสบการณ์อันรื่นรมย์ของแต่ละคนที่ทำให้เราอยากอาหาร

ปัจจุบัน เราต้องเผชิญกับความท้าทายที่ต่างจากเดิม นั่นคือ ความพึงพอใจที่ได้จากอาหารกลับทำให้เราประสบปัญหา เมื่ออาหารนานาชนิดที่รายล้อมเราอยู่เป็นแหล่งที่มาของความพึงพอใจมากมายกว่าตอนที่บรรพบุรุษของเราวิวัฒน์ขึ้นหลายเท่า  ขณะเดียวกัน ความพึงพอใจในรสอาหารที่ตกทอดมาจากบรรพบุรุษ ประกอบกับอุตสาหกรรมอาหารสามารถผลิตให้ถูกลิ้นเรามากขึ้นทุกที ก็ทำให้เรามีนิสัยการบริโภคที่ไม่ดีต่อสุขภาพ

ความหมกมุ่นในอาหารของเราทำให้การวิจัยด้านรสชาติขยายตัวขึ้น เมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ประสบความสำเร็จอย่างใหญ่หลวงในการระบุตัวรับรสและยีนที่เกี่ยวข้อง แต่ยังห่างไกลจากความเข้าใจกลไกการรับรู้ที่ก่อให้เกิดประสบการณ์ด้านอาหารในมนุษย์

ตัวรับรสเองไม่ได้ทำให้รู้รสชาติ แต่ต้องเชื่อมต่อกับศูนย์รับรสในสมอง ในช่วงไม่กี่สิบปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ค้นพบตัวรับรสลักษณะเหมือนกับที่อยู่บนลิ้นในอวัยวะอื่นๆของร่างกาย ได้แก่ ตับอ่อน ลำไล้ ปอด และอัณฑะ เราไม่ได้ใช้อวัยวะเหล่านั้น “ลิ้มรส” ก็จริง แต่บางครั้ง ถ้าเราหายใจเอาสารที่ไม่พึงประสงค์บางชนิดเข้าไป ตัวรับความขมในปอดจะส่งสัญญาณไปยังสมองเพื่อให้เราไอออกมา

การรับรสของเด็กไม่ได้ว่างเปล่ามาแต่เกิด เด็กๆเกิดมาพร้อมกับความชอบและไม่ชอบ อันเป็นผลมาจากวิวัฒนาการและอิทธิพลของอาหารการกินของมารดาขณะตั้งครรภ์ ทารกเพศชายอายุ 10 เดือนคนนี้ได้รับการทดสอบกับบร็อกโคอลีเป็นครั้งแรกที่ศูนย์วิจัยการรับรู้ทางเคมีมอเนลล์ในฟิลาเดลเฟีย อย่างไรก็ดี การต่อต้านตามธรรมชาติของเขายังแก้ไขได้

ขณะที่สัตว์ชนิดต่างๆวิวัฒน์ขึ้น บางครั้งพวกมันจะสูญเสียการรับรสที่บรรพบุรุษมี แมวและสัตว์กินเนื้ออีกหลายชนิดที่กินแต่เนื้อสัตว์ไม่รู้รสของน้ำตาลอีกต่อไป (เวลาแมวเลียนม พวกมันตอบสนองต่ออย่างอื่น ซึ่งอาจเป็นไขมัน) ขณะที่วาฬและโลมาส่วนใหญ่ที่กลืนกินเหยื่อทั้งตัวสูญเสียตัวรับรสไปแทบทั้งหมด

เรื่องทำนองเดียวกันนี้อาจเกิดขึ้นกับมนุษย์ ไมเคิล ทอร์ดอฟฟ์ นักวิทยาศาสตร์ที่โมเนลล์ ยื่นถ้วยยาพลาสติกใส่สารละลายใสๆให้ผมดื่ม ของเหลวนั้นมีรสชาติเหมือนน้ำเปล่า เขาบอกว่า “คุณไม่ค่อยรู้รสหรอกครับ แต่นี่เป็นสิ่งที่หนูชอบมากกว่าอย่างอื่นที่เราให้มันกิน ถ้าคุณเอาขวดใส่น้ำนี่กับขวดที่มีน้ำตาลให้หนู มันจะดื่มเจ้านี่มากกว่าครับ”

ของเหลวดังกล่าวมีสารมอลโตเด็กซ์ตริน สารจำพวกแป้งซึ่งมักใช้เป็นส่วนผสมในเครื่องดื่มเกลือแร่ทอร์ดอฟฟ์บอกว่า ถ้านักกีฬาอมสารละลายมอลโตเด็กซ์ตรินไว้แล้วบ้วนทิ้งทันที นักกีฬาคนนั้นจะเล่นกีฬาได้ดีขึ้นทั้งๆที่ไม่ได้รู้สึกถึงรสชาติหรือดื่มอะไรลงไปเลย เขาบอกว่า “ผมไม่มีคำอธิบายที่ชัดเจนในเรื่องนี้หรอกนะครับ แป้งมีความพิเศษบางอย่างที่เรายังไม่เข้าใจ อาจมีตัวรับสำหรับแป้งหรือมอลโตเด็กซ์ตรินโดยเฉพาะ แต่ไม่ได้ต่อเชื่อมกับส่วนรับรู้ของสมอง”

ปลาดุกเป็นซูเปอร์เทสเตอร์ (supertaster) หรือผู้มีความไวต่อการรับรสในอาณาจักรสัตว์ สมรรถนะดีเยี่ยมเช่นนี้ช่วยให้ปลาชนิดนี้หาอาหารได้ดีแม้ในน้ำขุ่น และทำให้มันเป็นตัวอย่างที่ดีเยี่ยมในการวิจัยของจอห์น แคพรีโอ นักประสาทวิทยาศาสตร์ ที่มหาวิทยาลัยลุยเซียนาสเตต เขาวัดกระแสประสาทจากตุ่มรับรสของปลาดุกภายในกรงฟาราเดย์ที่ตัดการรบกวนจากกระแสไฟฟ้าโดยรอบ

มีรายงานว่า บริเวณที่เรียกว่าเปลือกสมองรู้รส (gustatory cortex) มีกลุ่มเซลล์ประสาทซึ่งมีการตอบสนองต่อรสชาติพื้นฐานแต่ละรสโดยเฉพาะ สัญญาณจากลิ้นจะเดินทางผ่านก้านสมองไปยังเซลล์ประสาทเหล่านี้ และเกิดการเปลี่ยนแปลงภายในเปลือกสมองรู้รสหรืออาจในระหว่างทาง จนกลายเป็นส่วนหนึ่งของประสบการณ์ซับซ้อนซึ่งเราเข้าใจได้เพียงบางส่วนและมักเรียกกันว่ารสชาติ แต่จริงๆแล้วควรเรียกว่ากลิ่นรส (flavor) มากกว่า

คุณเองก็ทดลองได้โดยใช้ลูกกวาด ถ้าบีบจมูกและเคี้ยวขนมเจลลีบีนสีขาวที่ไม่รู้ว่าเป็นรสอะไร ลิ้นของคุณจะรับรู้ทันทีว่ามันมีรสหวาน ความหวานดังกล่าวมาจากน้ำตาลซึ่งเป็นรสพื้นฐานของเจลลีบีน พอเลิกบีบจมูก คุณจะรู้สึกถึงกลิ่นรสของวานิลลาในทันที ในทางกลับกัน ถ้าบีบจมูกให้แน่นแล้วหยดวานิลาลงบนลิ้น คุณจะไม่รู้รสอะไรเลย เพราะวานิลลาไม่มีรส มีเพียงกลิ่นรสที่คุณไม่อาจรับรู้ได้เมื่อบีบจมูกไว้

ผู้เชี่ยวชาญอธิบายว่า  เวลาที่เราเคี้ยว กลืน และหายใจออก โมเลกุลระเหยจากอาหารจะถูกดันขึ้นไปทางด้านหลังเพดานปากและเข้าสู่โพรงจมูกจากทางด้านหลัง   เหมือนกับควันที่ลอยขึ้นไปตามปล่องไฟ ภายในโพรงจมูก โมเลกุลเหล่านี้จะเชื่อมต่อกับตัวรับกลิ่นที่มนุษย์มีอยู่ราว 350 ถึง 400 ชนิด อันเป็นส่วนสำคัญของการรับกลิ่นรส ต่างจากรสชาติซึ่งเป็นผัสสะจากตุ่มรับรส และยังต่างจากการดมกลิ่นตามปกติ เพราะสมองจะแยกแยะระหว่างกลิ่นที่เราสูดดมผ่านทางจมูก (orthonasal olfaction) กับกลิ่นที่สูดดมผ่านหลังจมูก (retronasal olfaction) แม้ว่ากลิ่นทั้งสองจะมีตัวรับตัวเดียวกันก็ตาม

 

เรื่องแนะนำ

จับชีพจรแห่งปฐพี

เรื่อง ปีเตอร์ มิลเลอร์ แค่ภาพจากหน้าต่างก็แย่พอแล้ว ขณะเครื่องบินวิจัยของเขาบินผ่านแนวป่าสนซีคัวยายักษ์ในแคลิฟอร์เนีย เกรก แอสเนอร์ มองเห็นความเสียหายที่เกิดจากภัยแล้งยาวนานสี่ปี แต่เมื่อผละจากหน้าต่างไปดูจอภาพในห้องปฏิบัติการลอยฟ้า สิ่งที่เห็นยิ่งน่าตกใจกว่า หลายจุดในป่าเป็นสีแดง “แสดงถึงความเครียดขั้นรุนแรงครับ” เขาว่า ภาพดิจิทัลเหล่านี้มาจากระบบกราดตรวจสามมิติ (3-D Scanning System) ที่แอสเนอร์ นักนิเวศวิทยาสังกัดสถาบันคาร์เนกีเพื่อวิทยาศาสตร์ (Carnegie Institution for Science) เพิ่งติดตั้งในเครื่องบินใบพัดของเขา  ระบบจะกราดแสงเลเซอร์สองลำไปยังหมู่ไม้ ขณะที่กล้องสเปกโทรมิเตอร์คู่สร้างโดยห้องปฏิบัติการไอพ่นหรือเจพีแอล (Jet Propulsion Laboratory: JPL) ขององค์การนาซา ซึ่งคอยบันทึกแสงแดดหลายร้อยความยาวคลื่น ตั้งแต่ย่านที่ตาเห็นถึงแสงอินฟราเรดที่สะท้อนขึ้นมาจะเผยรายละเอียดองค์ประกอบทางเคมีของต้นไม้ถึงขนาดที่สามารถระบุชนิดของต้นไม้แต่ละต้น และแม้กระทั่งบอกได้ว่าไม้ต้นไหนดูดซึมน้ำไว้เท่าใด อันเป็นเครื่องบ่งชี้ถึงสุขภาพ จากแผนสีที่เขาเลือกใช้วันนั้นแสดงว่า ต้นไม้ที่ขาดน้ำจะเห็นเป็นสีแดงสด ภาพอาจดูน่ากลัว แต่นี่คือแนวทางใหม่สำหรับการมองโลก “ระบบนี้ผลิตแผนที่ซึ่งบอกเราเกี่ยวกับระบบนิเวศได้ภายในการบินผ่านเที่ยวเดียว มากกว่าที่การทำงานภาคพื้นดินทั้งชีวิตอาจจะสร้างได้นะครับ” แอสเนอร์เขียนในภายหลัง และหอสังเกตการณ์ลอยฟ้าคาร์เนกีของเขาก็เป็นเพียงแนวหน้าของกระแสที่กำลังมาแรงเท่านั้น เทคโนโลยีเซนเซอร์ที่ล้ำยุคเป็นเครื่องมือที่ดีขึ้นเรื่อยๆในการติดตามสัญญาณชีพของโลก เมื่อปี 2014 ต่อต้นปี 2015 องค์การนาซาส่งภารกิจสำคัญห้าภารกิจขึ้นสู่อวกาศเพื่อเฝ้าติดตามและสังเกตการณ์โลก (สองภารกิจคือการติดตั้งอุปกรณ์ใหม่บนสถานีอวกาศ) ทำให้จำนวนรวมกลายเป็น 19 ภารกิจ  องค์การอวกาศจากบราซิล จีน […]

ภาษาภาพ : ประจำเดือนมกราคม

คอสตาริกา ปาดตาแดงบนกิ่งไม้ใกล้ป่าฝนกวายากันเดซีกีร์เรสมองผ่านหนังตาที่เป็นแถบสีทองกึ่งโปร่งใส ดวงตาสีแดงสดของสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกมีพิษ ความยาว 7.5 เซนติเมตรตัวนี้ อาจเป็นตัวอย่างของการใช้สีอันน่าทึ่ง ซึ่งเป็นกลยุทธ์ที่สัตว์บางชนิดใช้ป้องกันตัวเองจากสัตว์นักล่า ภาพโดย อิงโง อาร์นท์   บัลแกเรีย ฟัตมา อีนุส ระบายสีบนใบหน้า สวมเครื่องประดับ และติดเลื่อมหลากสีบนชุดแต่งงานของเธอในหมู่บ้านริบโนโว     ประเพณีเปี่ยมสีสันอันเป็นสัญลักษณ์ของการเปลี่ยนสถานะนี้เรียกว่า เจลีนา  และปฏิบัติกันในหมู่ชาวมุสลิมที่พูดภาษาบัลแกเรีย หรือที่รู้จักกันในชื่อชาวโพมัก ภาพโดย ชอน แกลลัป, GETTY IMAGES จีน นาขั้นบันไดหงเหอฮาหนีที่เห็นในภาพนี้งดงามราวกับกระเบื้องโมเสกหลากสีสัน ทั้งไม้พุ่มสีเขียว แหนสีแดง และท้องฟ้า   สีคราม ชาวฮาหนีเพาะปลูกในพื้นที่ 165 ตารางกิโลเมตร ซึ่งปัจจุบันเป็นแหล่งมรดกโลก  บนพื้นที่ลาดชันของเทือกเขาอายเหลามานานถึง 1,300 ปี ภาพโดย IMAGINECHINA/CORBIS            

เจน กูดดอลล์ กับภารกิจส่งต่อความหวังสู่คนรุ่นใหม่

ในโลกที่รุมเร้าไปด้วยปัญหา เจน กูดดอลล์ นักอนุรักษ์ผู้สร้างแรงบันดาลใจ ค้นพบความหวังในคนรุ่นใหม่ สมองอันปราดเปรื่องของมนุษย์ ความสามารถในการฟื้นตัวของธรรมชาติ โชเชียลมีเดีย และจิตวิญญาณที่ไม่เคยยอมแพ้ของเรา

ปฏิวัติดีเอ็นเอ

คริสเปอร์-แคสไนน์ (CRISPR-Cas9) คือเทคโนโลยีใหม่ที่เอื้อให้นักวิทยาศาสตร์สามารถปรับเปลี่ยน ลบ และจัดเรียงดีเอ็นเอของสิ่งมีชีวิตเกือบทั้งหมดรวมทั้งมนุษย์ได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ ท่ามกลางคำถามสำคัญที่ว่าผลการปรับแต่งดังกล่าวจะส่งผ่านไปสู่รุ่นลูกหลานของสิ่งมีชีวิตนั้นๆ หรือไม่?