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

เทคโนโลยีทางการแพทย์ : พรีซิชันเมดิซีน เพราะทุกร่างต่างพิเศษ

เพราะร่างกายของเราแต่ละคนแตกต่างกัน การแพทย์แบบแม่นยำเจาะจง หรือ พรีซิชันเมดิซีน (precision medicine) จะเฝ้าระวังสุขภาพของเราตลอดเวลา คาดการณ์ความเสี่ยงในการเกิดมะเร็ง โรคหัวใจและความเจ็บป่วยอื่นๆ  เพื่อออกแบบการรักษาตามความเหมาะสมของแต่ละคน

กู้มรดกแดนน้ำแข็ง

เรื่อง เอ. อาร์. วิลเลียมส์ ภาพถ่าย เอริกา ลาร์เซน แหล่งโบราณคดีนูนัลเลก (Nunalleq) บนชายฝั่งตะวันตกเฉียงใต้ของอะแลสกาเก็บรักษาช่วงเวลาแห่งหายนะ โดยแช่แข็งเอาไว้ในกาลเวลา ผืนดินโคลนรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสเกลื่อนกล่นไปด้วยข้าวของเครื่องใช้ประจำวันซึ่งชนพื้นเมืองเผ่ายูปิก (Yupik) เคยใช้ ทุกอย่างถูกทิ้งไว้ในสภาพเดิม ขณะเกิดการบุกโจมตีอย่างดุเดือดเมื่อเกือบสี่ศตวรรษมาแล้ว รอบอาณาบริเวณของสิ่งที่ครั้งหนึ่งเคยเป็นสิ่งปลูกสร้างด้วยดินและหญ้าหรือบ้านดิน (sod house) ขนาดใหญ่ ปรากฏร่องรอยของไฟที่จุดรมผู้อยู่อาศัยราว 50 คนให้ออกมา คนเหล่านี้อาศัยอยู่ที่นี่เมื่อไม่ได้ออกไปล่าสัตว์ ตกปลา หรือเก็บพืชผลดูเหมือนไม่มีใครรอดชีวิต โครงกระดูกของผู้หญิง เด็ก และคนชราพบอยู่รวมกัน ทุกคนคว่ำหน้าอยู่ในโคลน บ่งบอกว่าคงถูก จับและสังหาร โศกนาฏกรรมจากอดีตอันไกลโพ้นกลายเป็นคุณูปการต่อวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ ดังเช่นที่มักเกิดกับแวดวงโบราณคดี ที่นูนัลเลก นักโบราณคดีขุดพบศิลปวัตถุกว่า 2,500 ชิ้นในสภาพที่ไม่บุบสลาย ตั้งแต่เครื่องใช้ในการกินไปจนถึงข้าวของชิ้นพิเศษอย่างหน้ากากไม้ที่ใช้ในพิธีกรรม เข็มสักทำจากงาช้าง และเข็มขัดที่ร้อยจากฟันของกวางคาริบู สิ่งของเหล่านี้ได้รับการรักษาสภาพไว้อย่างดีจนน่าแปลกใจ จากการถูกแช่แข็งอยู่ในพื้นดินมาตั้งแต่ราวปี 1660 เศษตะกร้าและเสื่อยังคงรักษาลวดลายสานอันละเอียดลออไว้ได้ และเมื่อแหวกมัดหญ้าเปื้อนโคลนออก คุณจะเห็นใบหญ้าเรียวสีเขียวสดถูกเก็บรักษาไว้ข้างใน “หญ้าพวกนี้ตัดมาตั้งแต่สมัยเชกสเปียร์ยังมีชีวิตเชียวนะครับ” ริก คเนกต์ หัวหน้านักโบราณคดี พูดอย่างตื่นเต้น คเนกต์ทำงานประจำอยู่ที่มหาวิทยาลัยแอเบอร์ดีนในสกอตแลนด์ เขามองเห็นความเชื่อมโยงระหว่างการทำลายล้างที่นูนัลเลกกับนิทานเก่าแก่ซึ่งชาวยูปิกในปัจจุบันยังจำกันได้ มุขปาฐะเป็นขนบที่เก็บรักษาความทรงจำของช่วงเวลาที่นักประวัติศาสตร์เรียกว่า […]

ต้นไม้ในเมืองใหญ่

ความสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์และต้นไม้ในเมืองใหญ่ต้องเป็นไปอย่างเอาใจต้นไม้มาใส่ใจเรา เพราะที่สุดแล้วไม่ว่าเทคโนโลยีจะพัฒนาไปก้าวไกลแค่ไหน คนเรายังคงต้องพึ่งพาธรรมชาติ

ข้ามแดนมัจจุราช

เรื่อง โรบิน มาแรนตซ์ เฮนิก ภาพถ่าย ลินน์ จอห์นสัน นักวิทยาศาสตร์ศึกษาการมีชีวิตอยู่ของเราว่าไม่ได้เป็นเหมือนสวิตช์เปิดปิดที่ “เปิด” หมายถึงมีชีวิต และ “ปิด” หมายถึงตาย แต่เป็นสวิตช์หรี่ไฟที่สามารถปรับระดับความเข้มระหว่างสีขาวกับสีดำได้หลายระดับ ในเขตสีเทานั้น ความตายอาจไม่ใช่ภาวะที่ถาวรเสมอไป ชีวิตอาจยากจะนิยาม หนำซ้ำบางคนยังข้ามเส้นแบ่งอันยิ่งใหญ่นี้ไปและกลับมาได้ และบางครั้งก็สามารถบรรยายสิ่งที่พวกเขาเห็น ณ อีกด้านหนึ่งของเส้นแบ่งนั้นได้อย่างละเอียด การตายเป็น “กระบวนการที่ค่อยเป็นค่อยไป ไม่ใช่เกิดขึ้นทันทีทันใด” แซม พาร์เนีย แพทย์สาขาเวชบำบัดวิกฤติ  เขียนไว้ในหนังสือ กำจัดความตาย (Erasing Death) ของเขา การตายคือการที่ร่างกายทุกส่วนขาดเลือดไปเลี้ยง แม้หัวใจจะหยุดเต้น แต่อวัยวะต่างๆไม่ได้ตายในทันที เขาเขียนไว้ว่า ความจริงแล้ว อวัยวะเหล่านั้นยังคงมีชีวิตอยู่ได้อีกพักใหญ่นั่นหมายความว่า “ช่วงเวลาพักใหญ่หลังความตาย  และความตายยังสามารถย้อนกลับได้อย่างสมบูรณ์” ว่าแต่ความตายซึ่งเป็นภาวะถาวรจะย้อนกลับได้อย่างไรเล่า  และการรับรู้ระหว่างก้าวผ่านเขตสีเทามีลักษณะอย่างไร มาร์ก รอท นักชีววิทยาในเมืองซีแอตเทิล ทำการทดลองให้ร่างกายของสัตว์อยู่ในสภาวะหยุดทำงาน โดยใช้สารเคมี ซึ่งเป็นส่วนผสมของสารละลายที่ลดการเต้นของหัวใจและเมแทบอลิซึมลงจนใกล้เคียงกับระดับของการจำศีล จุดประสงค์ของเขาคือ ทำให้ผู้ป่วยที่มีอาการหัวใจล้ม “มีความเป็นอมตะเล็กน้อย” จนกว่าจะพ้นภาวะวิกฤติที่ทำให้พวกเขาเฉียดตาย ในเมืองบอลทิมอร์และพิตต์สเบิร์ก ทีมรักษาผู้บาดเจ็บซึ่งนำโดยศัลยแพทย์ แซม […]