A szag és az íz biológiai vizsgálata
1 Bár különálló érzékszervek, a szag és az íz olyan tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek „kémiai érzékszervekké” teszik őket, mert ingereik olyan molekulák, amelyek közvetlenül érintkeznek a sejtjeikben található receptorokkal. Szenzoros [1]. Ugyanez a kemorecepciós funkció következményei közös működési elvek. Így a molekulákat-ingereket az érzékszervekbe kell szállítani, szag esetén a légzés vagy az illat, az íz esetén a nyál által. Lényeges lépés mindkét esetben a fehérjék által szagokat és ízeket generáló molekulák vétele, a receptorok, amelyek képesek hozzájuk kötődni, felismerni őket, következetesen aktiválni magukat és továbbadni a sejtekhez.
2 A két szenzoros rendszert ingereik tulajdonságai különböztetik meg. A szagmolekuláknak illékonyaknak kell lenniük ahhoz, hogy levegővel az érzékszervbe, a szaglóhámba szállíthassák, ami azt jelenti, hogy meglehetősen alacsony molekulatömegűek. Az ízkészüléket a nyelvi papillák ízlelőbimbóinak szintjén stimuláló szappanmolekulákat az étel szállítja, a nyál pedig elviszi; nehezebbek lehetnek. Az "ízben" részt vevő harmadik kémiai érzékenységet az arc idege, a trigeminus ideg képviseli, amelynek rostjai olyan érzéseket közvetítenek, mint a mustár és a chili fűszeressége vagy a mentol frissessége.
4 Jelentős előrelépés történt az elmúlt tizenöt évben a molekulák-ingerek befogadásának mechanizmusainak ismeretében a két érzékszervi rendszerben. 1991-ben a közelmúltban a fiziológiában és az orvostudományban Nobel-díjasok, Richard Axel és Linda Buck azonosították az illatozó receptorok természetét [2]: a fehérjék nagyon nagy receptorfehérjék családjába tartoznak, amelyekre "hét fehérje. Transzmembrán domének utalnak, és G fehérjék ”. Később, a 2000-es évek elején a két kutató csoportja azonosította a keserű ízű molekulák és az édes ízű receptorok felismerésében szerepet játszó íz-receptorokat. A só és sav receptorok már ismertek voltak. A keserű és édes receptorok, noha aminosav-szekvenciájuk különbözik a szagló receptoroktól, szintén a hét transzmembrán doménnel rendelkező fehérjék nagy családjába tartoznak.
Térjünk vissza az illatanyagok receptoraihoz. Legfeltűnőbb jellemzőjük, hogy nagyon sok és sokféle. Körülbelül 1300 van belőlük egerekben, és alig 1000 embernél. Ezek mind olyan gének - a teljes genom mintegy 3% -a -, amelyek az érzékszervi sejtek által szabályozzák szintézisüket. Szerkezetük csak közvetetten ismert, génjeik szekvenciájából következtethetünk erre. Mindegyikük azonos szerkezettel rendelkezik, de különböznek egymástól aminosav-szekvenciájukban, amelyek a fehérje egyes régióiban különösen változóak, míg más szegmensekben állandóbbak. Egy molekula csak akkor aktiválhatja a receptort, ha ideiglenesen kötődik hozzá, ami feltételezi, hogy talál egy régiót azon a receptoron, amellyel képes megfelelő háromdimenziós geometriában elrendezett kötéseket cserélni. Úgy gondolják, hogy a molekula-receptor kötőhelyek a legváltozóbb összetételű régiókban találhatók.
6 A receptorok gazdagságát és változatosságát össze kell hasonlítani a nagyon sok szagú anyaggal, amelyek saját szagminőségükkel, illatukkal ruházhatók fel. A detektálható és megkülönböztethető szaganyagok száma azonban még mindig sokkal nagyobb, mint a receptorok száma. Ezért nem lehet szigorú megfeleltetés egy szagmolekula, egy receptor és egy szag között. Másrészt számos tanulmányból megtudhatjuk, hogy az egyes receptorok nem szűken szelektívek. Számos szaglószer aktiválhatja őket, és ugyanaz az illatanyag többféle típusú receptort is aktiválhat. Ez arra a gondolatra vezet, hogy minden illatot az aktivált receptorok kombinációja képvisel - néha mondják: kódolják - [3]. Ugyanolyan jól mondhatjuk, hogy izgatott érzékszervi sejtek kombinációja képviseli, mivel ezeknek a sejteknek, amelyek neuronok, csak egyetlen típusú receptoruk van. Az agy minden beérkezett plurineuronális motívumhoz egy adott minőséget - egy bizonyos szagot - köt, összehasonlítja ezt a motívumot más korábban kapott és megjegyzett motívumokkal annak érdekében, hogy felismerje és affektív vegyértéket adjon neki.
7 Az ízreceptorok helyzete némileg eltér. Először is, kevésbé vannak, mint az illatozó receptorok: néhány tucat típusú receptor elegendőnek tűnik a nagyon sok molekula felismerésére, amelyeknek molekuláris szerkezetük sokfélesége ellenére keserű ízük van [4]. Két gén kódolja azokat a fehérjéket, amelyek részt vesznek az édességben, de a két fehérje együtt egyetlen receptort alkot. Ez egy kétkomponensű receptor is, amely emberben a legvalószínűbb jelöltje a glutamát és néhány más molekula receptor-szerepének, amely biztosítja ezt az ízt, amelyet a japánok umaminak neveztek, ami azt jelenti, hogy "finom". (A glutamát megtalálható erjesztett szójaszószban, valamint húsban, paradicsomban, gombában is.) Ehhez hozzá kell adni több, hosszabb ideig felfedezett sav- és sóreceptort. Még akkor is, ha más ízreceptorokat még nem kell felfedezni, nagyon valószínű, hogy a végső szám sokkal alacsonyabb lesz, mint az illatosító receptoroké.
A szaghoz hasonlóan az ízreceptor sejteknek és a jelüket továbbító idegrostoknak nincs szigorúan szelektív molekuláris érzékenységük. Ezért egy plurineuronális kódolási mechanizmus határozza meg az ízt. Ezenkívül meg lehet különböztetni a különböző cukrok édes ízét és a különböző keserű anyagok keserű ízét. Ennek ellenére el kell ismerni, hogy az ízérzék jobban érzékelteti az érzékszervek kialakulását, mint a szaglóérzet. A sok kísérlet ellenére soha nem volt lehetséges a szagok konszenzusos osztályozása, miközben elég jól kijövünk egymással ahhoz, hogy felismerjük, ha nem is az ízosztályokat, akkor legalább korlátozott számú prototípusos ízt, például édes. Szacharózt, a keserű kinint, sós nátrium-klorid, híg sósav savja és újabban a glutamát umami íze.
10 Érdekes módon a legközelebbi főemlős unokatestvéreink, az óvilági majmok és az antropoid főemlősök is kevésbé súlyos (30%), de jelentős csökkenést tapasztalnak funkcionális szaglógénjeik, tehát szagreaktoraik számában. De egy másik genetikai érzékszervi esemény történt az óvilági majmokban. A látást érinti: ez a teljes trikromatikus látás megszerzése. A szaglás csökkenésének nem bizonyult a jobb látásmód, de a két evolúciós változás egybeesése feltűnő. Feltételezhető, hogy a látás javulása csökkentette a szaglási rendszerre gyakorolt szelekciós nyomást, mert a szag bizonyos funkcióit a látás közvetíthette. Végül is a gyümölcs színe messziről meg tudja mondani a gyümölcs érettségét, amennyire illata képes. Ebben az esetben a szaglógén romlása nem járhat súlyos következményekkel hordozójának túlélésére, és a gén a populációban marad.