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

ภาพนี้ต้องขยาย : มนุษย์ถ้ำ

ภาพโดย วิลลิส ที. ลี, NATIONAL GEOGRAPHIC CREATIVE “โพรงถ้ำที่ได้รับการประดับประดาอย่างวิจิตรอลังการนี้…บ่งชี้ว่า แคเวิร์น [Cavern – ชื่อเรียกสั้นๆของ Carlsbad Cavern] ไม่ได้รับการเหลียวแลนานเพียงใด”  คือข้อความที่มาพร้อมกับภาพถ่ายภาพนี้โดยวิลลิส ที. ลี ผู้นำการสำรวจกลุ่มถ้ำหินปูนคาร์ลสแบดแคเวิร์นในรัฐนิวเม็กซิโกซึ่งใช้เวลาหกเดือนของเนชั่นแนล จีโอกราฟฟิก  ผู้หญิงที่มองเห็นผ่านแว่นขยายปรากฏอยู่ในภาพถ่ายหลายภาพของลี เธออาจจะเป็นบุตรสาวของเขา สารคดีเกี่ยวกับการเดินทางครั้งนี้ของลีได้รับตีพิมพ์ในนิตยสารฉบับเดือนกันยายน ปี 1925 แต่ทุกสิ่งใช่ว่าจะดำเนินไปอย่างราบรื่น  ลีบรรยายถึงการต้องแบกแกลอนน้ำมันรั่วๆ  (โดยเขียนในรูปบุรุษที่สาม) ว่า  เขา “สังเกตเห็นรอยเปียกเล็กน้อยบนหลังเสื้อ  แต่ไม่ได้ใส่ใจจนกระทั่งเริ่มรู้สึกแสบร้อนที่ผิวหนัง… เขาไม่รู้ว่าตุ่มพองจากน้ำมันอาจเป็นอันตราย   จึงยังทำงานต่อไปอีกหลายชั่วโมง  และด้วยความช่วยเหลือจากแพทย์  เขาใช้เวลาสิบวันต่อมาในการพักพื้นเพื่อให้ร่างกายสร้างผิวหนังใหม่ทดแทน” — มาร์กาเร็ต จี. แซ็กโควิตซ์

ปฏิวัติดีเอ็นเอ

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

บทเรียนจากต้นไม้

เรื่อง แคที นิวแมน ภาพถ่าย ไดแอน คุก และเลน เจนเชล ต้นไม้ทุกต้นบอกเล่าเรื่องราว แต่บางเรื่องอาจสะเทือนอารมณ์เกินพรรณนา ไม่ว่าจะเก็บรักษาความทรงจำ โอบอุ้ม  ความเชื่อ หรือเป็นอนุสรณ์ความเศร้า ต้นไม้ยังสร้างแรงบันดาลใจ  เรื่องราวโด่งดังที่สุดเห็นจะไม่พ้นต้นแอ๊ปเปิ้ลในสวนผลไม้ที่มณฑลลิงคอล์นเชียร์ ประเทศอังกฤษ ซึ่งเล่าขานกันว่า เมื่อปี 1666 แอ๊ปเปิ้ลผลหนึ่งร่วงหล่นจากต้น และกระตุ้นให้ชายหนุ่มนามไอแซก นิวตัน นึกสงสัยว่า ทำไมแอ๊ปเปิ้ลถึงร่วงในแนวดิ่งลงสู่พื้นดินเสมอ ต้นฉบับลายมือสมัยศตวรรษที่สิบแปดบอกเล่าว่า นิวตันซึ่งเดินทางกลับบ้านจากเคมบริดจ์ (หลังกาฬโรคระบาดทำให้ต้องปิดมหาวิทยาลัย) เดินเข้าไปในสวนและครุ่นคิดใคร่ครวญ วิลเลียม สตูกลีย์ เพื่อนและนักเขียนชีวประวัติของเขา บรรยายไว้ว่า “ความคิดเรื่องแรงโน้มถ่วงผ่านเข้ามาในหัว…จากการร่วงสู่พื้นของผลแอ๊ปเปิ้ล ขณะที่เขานั่งนึกตรึกตรองอยู่” นี่ไม่ใช่ช่วงเวลาแห่งการหยั่งรู้ครั้งแรกที่เกี่ยวพันกับต้นไม้ พระพุทธเจ้าทรงตรัสรู้อนุตตรสัมมาสัมโพธิญาณ ขณะประทับใต้ต้นโพธิ์มิใช่หรือ ต้นไม้ชวนให้เราเคลิบเคลิ้ม วัฒนธรรมหลากหลายเล่าขานนิทานว่าด้วยนักบวชที่สดับตรับฟังเสียงสกุณาในพงไพรแล้วพบว่า เวลาเพียงชั่วอึดใจกลับกลายเป็นหลายร้อยปีที่ผันผ่าน ต้นไม้เป็นที่เก็บความทรงจำของธรรมชาติ กระทั่งในระดับโมเลกุล เบนจามิน สเวตต์ ผู้เขียนหนังสือ นิวยอร์ก นครแห่งแมกไม้ (New York City of Trees) กล่าวในการสัมภาษณ์ทางวิทยุว่า “เนื้อไม้ในแต่ละชั้นของวงปีประกอบด้วยอากาศบางส่วนของปีนั้นๆ […]

ทะเลจีนใต้ น่านน้ำแห่งข้อพิพาท

ทะเลจีนใต้ น่านน้ำแห่งข้อพิพาท คริสโตเฟอร์ ทูโบ เคยจับปลากระโทงหนัก 300 กิโลกรัมได้ใน ทะเลจีนใต้ เขาบอกว่า นั่นคือเมื่อหลายปีก่อน ตอนที่ปลาในน่านน้ำนั้นยังอุดมสมบูรณ์ “ที่นี่ไม่เป็นอย่างนั้นเลยครับ” เขาพูดพลางมองไปยังทะเลซูลูที่เขาอาศัยจับปลาตลอดสี่ปีที่ผ่านมา เรือสองลำของเขาซึ่งเป็นเรือพื้นเมืองของชาวฟิลิปปินส์เรียกว่า บันกา (banca) ลอยลำอยู่ในน้ำตื้นแถวๆนั้น ทูโบอาศัยอยู่ในเมืองปวยร์โตปรินเซซา ซึ่งมีประชากรราว 255,000 คนบนเกาะปาลาวัน เกาะนี้หันออกสู่ทะเลซูลู มีหมู่เกาะฟิลิปปินอยู่ทางทิศตะวันออก และทะเลจีนใต้ที่กำลังเป็นข้อพิพาทของหลายชาติในเอเชียอยู่ทางทิศตะวันตก เขาเป็นหนึ่งในชาวประมงกว่า 320,000 คนในฟิลิปปินส์ที่ใช้วิธีดั้งเดิมหาเลี้ยงชีพอยู่ในทะเลจีนใต้ และเป็นหนึ่งในผู้คนจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆซึ่งต้องไปจับปลาในน่านน้ำอื่นที่มีความอุดมสมบูรณ์ทางนิเวศวิทยาน้อยกว่า นั่นเป็นเพราะเมื่อประมาณแปดปีก่อน จีนแสดงท่าทีแข็งกร้าวมากขึ้นในภูมิภาคแถบนี้ โดยสำแดงแสนยานุภาพข่มขู่ชาวประมงชาติอื่น และในที่สุดก็สร้างฐานทัพบนเกาะหลายแห่งที่ยังเป็นข้อพิพาทกันอยู่ ทูโบเลิกจับปลาในทะเลจีนใต้ หลังจากเรือป้องกันชายฝั่งของจีนใช้หัวฉีดน้ำแรงดันสูงโจมตีเรือของเพื่อนเขา การตัดสินใจของทูโบสะท้อนให้เห็นความตึงเครียดที่เพิ่มขึ้นในภูมิภาค ทะเลจีนใต้ซึ่งครอบคลุมเนื้อที่ 3.6 ล้านตารางกิโลเมตร มีความสำคัญอย่างยิ่งทางด้านเศรษฐกิจ การทหาร และสิ่งแวดล้อม ในแต่ละปี การค้าระหว่างประเทศในน่านน้ำแห่งนี้มีเงินสะพัดราว 5.3 ล้านล้านดอลลาร์สหรัฐ ระบบนิเวศที่นี่มีความหลากหลายทางชีวภาพมากกว่าระบบนิเวศทางทะเลอื่นๆ     แทบทุกแห่งในโลก และปลาในน่านน้ำแห่งนี้ก็เป็นแหล่งอาหารสำคัญและสร้างงานให้ผู้คนนับล้านใน 10 ประเทศและดินแดนโดยรอบ ในบรรดาประเทศเหล่านั้น เจ็ดประเทศ ได้แก่ บรูไน จีน […]