Většinu informací z okolí získáváme zrakem a sluchem, ale i chuť a čich mají v našem životě nezastupitelné místo. Pomsta bývá sladká, vítězství může mít hořkou příchuť, nechutné zdaleka nemusí být jen jídlo. A to nemluvíme o tom, co všechno nám nejde pod nos či dokonce rovnou nevoní.
Co nám voní?
Čichové buňky žijí jen měsíc
V nose máme pro čichání určeno v každé nosní dírce „políčko“ o velikosti poštovní známky. Celkem zabírá čichová sliznice v lidském nose plochu asi šestnáct centimetrů čtverečních. Ta je vystlána asi deseti miliony speciálních buněk, z kterých vybíhají jemné výběžky tzv. čichové řasinky. Jedna čichová buňka nese zhruba pět řasinek, jež jsou zality hlenem, produkovaným žláznatými buňkami sliznice nosu. Čichové buňky nemají dlouhý život, vydrží nám asi měsíc a pak uhynou a jsou nahrazeny nově se tvořícími buňkami.
Každá čichová buňka nese na svém povrchu zvláštní „anténu“. Je jí bílkovinná molekula, schopná vázat určitou pachovou molekulu. Sortiment těchto „antén“ je pozoruhodně bohatý a instrukce pro jejich výrobu je uložena v dědičné informaci. Odhaduje se, že v DNA savců se vyskytuje až 1200 genů pro „nosní antény“ čili čichové receptory. Zdaleka ne všechny ale fungují.
Mužský pot cítí jen někdo
Myši, které jsou na dobrém čichu existenčně závislé, si mohou vyrobit podle svých genů bezmála 1000 různých čichových receptorů. Člověk je na tom o poznání hůře, musí vystačit s 347 druhy. Ani to však není dopřáno všem. Některým lidem určité receptory chybí a tím jsou ochuzeni o vnímání některých pachů či vůní. Například hormon androstenon, vylučovaný s potem mužů, cítí jen někdo.
Každá čichová buňka je vybavena jen jedním čichovým receptorem. Může tedy zachytit jen pachovou molekulu, která zapadne do bílkovinného receptoru podobně jako klíč do zámku.
Dobrý čich přitom není zdaleka určen jen repertoárem čichových receptorů, ale i jejich množstvím. Pes má v čenichu čichovou sliznici rozprostřenu na ploše asi 150 centimetrů čtverečních, tedy na desetinásobku plochy čichové sliznice člověka. Má navíc čichové buňky ve sliznici hustěji naskládány – na centimetru čtverečním bychom jich v psím čenichu napočítali stokrát více než v lidském nose.
Červík cítí i kyslík!
I někteří velmi malí a evolučně mnohem primitivnější tvorové mohou mít impozantní sbírku čichových receptorů. Droboučký červík Caenorhabditis elegans jich využívá více než 1000. A to není všechno, protože některé molekuly, např. kyslík, cítí červík prostřednictvím úplně jiných molekulárních antén.
Takové bohatství čichových receptorů však není železným pravidlem. Muška octomilka má jen 62 různých čichových receptorů a přenašeč malárie, komár Anopheles, vystačí s 85 čichovými receptory, tedy jen se čtvrtinou množství receptorů člověka.
Bohatě je v říši hmyzu vybavena receptory pro detekci vůní včela medonosná. Pro tyto účely má v DNA 163 genů. Je to logický důsledek skutečnosti, že se včela při hledání potravy řídí přednostně zrakem a čichem.
Prozradí nás naše molekuly
Hledání potravy čichem není ale v hmyzí říši výsadou včel. Samičky již zmíněného komára Anopheles sají krev lidem a jiným živočichům a oběť doslova vyčuchají. Orientují se podle molekul, které teplokrevní živočichové vylučují do okolí, např. podle oxidu uhličitého, kyseliny mléčné, čpavku nebo kyseliny uhličité.
Jednotliví lidé se liší tělesným pachem a jsou proto pro komáry různě atraktivní. Většina komárů Anopheles si příliš nevybírá a saje krev lidem i zvířatům. Výjimku tvoří Anopheles gambiae, specializovaný na člověka. Tento komár patří k nejdůležitějším přenašečům cizopasných prvoků zimniček, kteří vyvolávají malárii. Tou je přímo ohrožen každý druhý obyvatel Země. Ročně touto chorobou onemocní 500 milionů lidí, tedy více, než je obyvatel Evropské unie, a z nich milion zemře. Na počátku každé nákazy malárií je opět komáří čich, protože od ostatních savců nás Anopheles gambiae odliší právě čichem.
Hmyz čenichá i nad poli
Také rostlinnou kořist nachází hmyz čichem. Škůdce cibule květilka cibulová je lákána ke svým oblíbeným rostlinám vůní typické „cibulové“ chemikálie dipropyldisulfidu na vzdálenost větší než 100 metrů.
Příbuzné mouchy – vrtule, škodící na ovocných sadech, dovedou na dálku najít třešně nebo jablka podle typické směsi těkavých molekul, jež se z květů a plodů těchto stromů linou.
Hmyz navíc může čichat a chutnat prakticky celým tělem. Jeho chuťové a čichové receptory jsou uloženy ve štětinkách zvaných senzily. Ty najdeme nejen na tykadlech nebo v ústech, ale třeba i na nohách, křídlech či dokonce na pohlavních orgánech včetně kladélek, jimiž samice klade vajíčka na vybranou vegetaci. Chemikálie vstoupí do nitra senzily maličkými póry a dále putuje tělními tekutinami až k nejbližšímu nervovému zakončení, které podráždí. U některého hmyzu je daná senzila celkem nevybíravá a zachytí nejrůznější signály. Jindy jsou senzily úzce specializované a zachytí jen signál v přesně určené molekule.
Proč únik plynu láká kondory?
V učebnicích se obvykle píše, že ptáci nemají dobře vyvinutý čich. Není to ale tak úplně pravda, některým opeřencům bychom mohli jejich čich závidět. Například jihoameričtí údržbáři plynovodů se naučili při hledání poškozeného místa v potrubí nekoukat na zem, ale na oblohu. Zjistili totiž, že i slabý únik zemního plynu neodolatelně láká kondory, kterým molekuly plynných uhlovodíků připomínají pach mršiny. Dravci krouží nad místem havárie a marně vyhlížejí kořist.
Skutečně vynikajícím čichem jsou obdařeni albatrosi a buřňáci. Tito ptáci se potulují po dlouhé dny a týdny nad oceánem a pátrají po kořisti. Prozradí jim ji i velmi slaboučký závan sloučeniny zvané dimetylsulfoxid. Tu vylučují planktonní organismy, na nichž se krmí ryby. Albatrosi a buřňáci se vydají za vůní dimetylsulfoxidu s dobrou vyhlídkou, že narazí na hejno ryb, zdržující se při hladině.
Škody na poli
Zhruba třetina světové úrody přijde každoročně vniveč, protože ji zničí buď přímo hmyzí škůdci nebo choroby, které na rostliny zavlečou jejich hmyzí přenašeči. Z těch nejhorších si jmenujme například bejlomorku obilnou, napadající pšenici, ječmen nebo rýži, mandelinku bramborovou, spásající listy bramboru, nebo zavíječe kukuřičného, jehož housenky provrtávají stonky i palice kukuřice.
Škody dosahují impozantních částek. Za posledních 100 let napáchaly jen larvy nenápadného motýlka makadlovky bavlníkové v USA na plantážích s bavlníkem úhrnné škody ve výši 17 miliard dolarů (to je například rozpočet americké kosmické agentury NASA).
V bezpečí není před hmyzem ani úroda sklizená z polí. Brouci zrnokazové dostojí svému jménu a jejich larvy ničí zrno nejrůznějších plodin uložené ve skladištích.
Dá se čichat pod vodou?
Savci, kteří žijí trvale ve vodě, o čich dávno přišli. Například velryby nebo delfíni nic necítí a chybějící smysl pro vůně kompenzují dokonale rozvinutou chutí. Přesto se dá pod vodou čichat velmi dobře.
Dokazuje to americký krtek hvězdonosý, který dostal své jméno podle hvězdicovitě rozložených hmatových „prstíků“ na čenichu. Krtek často loví ve vodě. Hlavu má pod vodu a u hvězdicovitého nosu si drží dvě velké bubliny, které v rychlém tempu střídavě „vystrkuje“ ven a vzápětí zase „uklízí“ do nosních dírek. Když se bublina dotkne pod vodou něčeho jedlého, ulpí vůně kořisti na jejím povrchu a s ní jsou pak pachové molekuly zaneseny až k čichové sliznici v hloubi krtčího nosu. Krtek díky tomu čichá pod vodou. Zjevně ale není jediným tvorem, který to zvládá. Velmi podobně se orientuje ve vodě čichem i další americký drobný savec – rejsek bažinný.
Co nám chutná?
Příroda umí varovat!
Jíst se musí, ale zdaleka ne všechno kolem nás je k snědku. Proto příroda obdařila živočichy chutí, která jim dovoluje odlišit bezpečnou potravu od nebezpečné, vydatnou od „prázdné“. Příroda se postarala, aby nám chutnalo to, co nám svědčí, a naopak nechutnalo to, co by nám mohlo uškodit. Z pěti základních chutí jsou dvě varovné a tři lákavé.
Jazyk patří k nejvšestrannějším orgánům lidského těla. Zaměstnáváme jej prakticky nepřetržitě. Zapojujeme jej do mluvení, významně nám pomáhá při kousání, žvýkání, sání a polykání. Jazyk je tvořen především svaly. Díky tomu je neuvěřitelně pohyblivý. K nejvýraznějším dovednostem jazyka však patří vnímání chutí.
Povrch jazyka tvoří malé výběžky zvané papily, ty nesou chuťové buňky. Zdaleka to však neznamená, že by bylo vnímání chutí omezeno jen na jazyk. Chuťové buňky najdeme v menší míře i v ústní dutině, na měkkém patře a dokonce i v horní třetině jícnu. Potravu tedy chutnáme až do chvíle, než nám sklouzne do žaludku.
Jazyk je jako jemný kartáč
Není papila jako papila. Tyto výběžky můžeme rozdělit do čtyř základních typů. Nejpočetnější jsou papily nitkovité, rozeseté hustě po celém povrchu jazyka. Mění jazyk v jakýsi jemný kartáč. Díky nitkovitým papilám můžeme lízat nejrůznější dobroty, protože ty ulpí na „štětinkách“ tohoto typu papil.
Po stranách jazyka se ve dvou oddělných polích nacházejí listovité papily. Na hrotu jazyka a po stranách pak najdeme papily houbovité. Oba zmíněné typy papil odpovídají tvarem svým názvům a i ony nesou na svém povrchu chuťové buňky.
Posledním typem jsou papily ohraničující. Na lidském jazyku jich najdeme rovný tucet. Jsou uspořádány do tvaru V, mířícího špičkou k hltanu. Při podrobnějším pohledu připomínají tyto papily okrouhlý hradní val s hlubokým příkopem a příkrým náspem. V „příkopu“ se nacházejí žlázy vylučující vodnatý sekret.
Ohraničující papily nesou chuťové pohárky. Ty jsou zanořeny do stěny papily a skládají se z několika chuťových buněk, ke kterým se dostávají látky z potravy rozpuštěné v sekretu okolních žláz. V mládí máme na každé ohraničující papile asi 250 chuťových pohárků. Po dosažení osmdesátky nám jich zbude jen asi polovina.
Někteří živočichové jsou chuťovými pohárky vybaveni jen skoupě. Například drůbež jich má jen 25, tedy desetkrát méně než člověk. Na druhé straně však nejsou výjimkou zvířata, která se netěší pověsti vybraných gurmánů, a přesto mají chuťových pohárků na jazyku o poznání více než člověk. Praseti bychom jich v tlamě napočítali až 15 000 a teleti dokonce ještě o 10 000 více.
Jedlíci hlíny
Poruchy chuti nutí lidi pojídat nejrůznější věci. Výjimkou nejsou ani „labužníci“ se slabostí pro nedopalky cigaret nebo novinový papír. Zvláštní postavení patří lidem postiženým geofagií, tedy „jedlíkům hlíny“.
Důkazy o pojídání hlíny se dochovaly již ze starověku. Například v antickém Řecku se obchodovalo s tabletami hlíny, určenými k jídlu. Některé přírodní národy, např. v Africe pojídají hlínu dodnes. Často se ke geofagii uchylují děti a těhotné ženy.
Vědci se dlouho domnívali, že si lidé s hlínou doplňují jídelníček o minerály. Opak je ale pravdou. Spolykaná hlína či jíl na sebe váže minerály z potravy a ty jsou pro tělo nevyužitelné. Jedlík hlíny má nakonec v těle méně minerálů než člověk, který se geofagie vystříhá.
Nejpravděpodobnějším důvodem pro geofagii je neutralizace toxinů obsažených v potravě. Právě pro děti a těhotné ženy je přítomnost jedů v jídle nejnebezpečnější, protože může poškodit vyvíjející se dětský organismus či plod v těle matky. Částice půdy fungují podobně jako „živočišné uhlí“, které užíváme při trávicích potížích. Navážou na svůj povrch toxiny z potravy a tím je dokonale zneškodní. To, že se zároveň z potravy ztratí i nějaké ty minerály, je daň, kterou jedlíci hlíny za ochranu před jedy platí.
Moucha chutná nohou
Housenky motýlů mají celkem jasno v tom, co jim chutná a co ne, a podle toho si volí pastvu. Cukry a aminokyseliny signalizující vhodnou a vydatnou potravu dráždí housenkám neurony, které u hmyzu navozují libé pocity. Alkaloidy a fenoly, jimiž se rostliny brání škůdcům a které jsou pro hmyz mnohdy toxické, dráždí v těle hmyzu jiné neurony a velí k ústupu.
Africká moucha bodalka tse-tse je známá především jako přenášeč prvoků trypasom, vyvolávajících spavou nemoc. K vyhledání oběti je vybavena chuťovými senzilami na nohou a na sosáku. Při ochutnávání prostřednictvím nohou reaguje pozitivně na přítomnost některých aminokyselin. Ty jí prozradí, že usedla na kůži zvířete či člověka. Na sosáku má bodalka tse-tse senzily zachytávající přednostně molekuly energeticky bohatého adsenosintrifosfátu. Tahle chuť prozradí bodalce, že se úspěšně napíchla do cévy a může své oběti sát krev.
Proč kočky nesladí?
Narozdíl od drtivé většiny savců nemají kočkovité šelmy zájem o sladké. Nedávný výzkum amerických genetiků odhalil příčinu. Kočky ztratily 247 písmen genetického kódu z genu, podle kterého se vyrábí jedna ze dvou základních jednotek pro chuťový receptor, reagující na cukry a sladidla. Na kočičím jazyku tak chybí podstatná část „antény“, kterou ostatní savci odhalují sladkou chuť potravy.
Kočky jsou téměř stoprocentní masožravci a v jejich potravě se vyskytuje jen minimum cukrů. Proto jim tento genetický defekt nevadí. Vědci ale zatím nemají jasno, co je příčina a co následek. Kočky mohly být nejprve skalními milovníky masa a teprve následně přišly o schopnost vnímat sladkou chuť. V tomto případě by možná ztrátu ani nepostřehly. Druhá možnost spočívá v tom, že kočky nejprve ztratily chuť pro sladké a to je donutilo jíst potravu, která je vydatná, i když neobsahuje cukry.
Jaké chuti vnímáme?
Slaná chuť
Slaná chuť nám dává možnost rozpoznat v potravě soli. Ty jsou pro nás životně důležité, protože udržují v organismu správný vodní režim. Bez dostatku solí v těle nejsme s to odfiltrovat v ledvinách vodu z tvořící se moči. Vázne pak návrat životadárné tekutiny do těla pro další použití. Názornou ukázkou klíčové role solí jsou případy nezkušených sportovců, kteří při dlouhotrvající námaze doplňují jen vodu a na soli zapomínají. V lepším případě je postihnou svalové křeče, ale v krajním situacích se dá na nedostatek solí v těle dokonce zemřít. Slané nám chutná právě proto, že je nutné, abychom si zásobu solí neustále doplňovali.
Chuťové receptory pro slanou chuť reagují na přítomnost iontů sodíku. Vpouštějí je zvenčí do nitra chuťové buňky a spouštějí tak celou kaskádu procesů, která v konečném důsledku vyšle signál po nervových buňkách ohlašující slanou chuť do mozku.
Kyselá chuť
Kyselou chuť vnímáme díky třem různým bílkovinným „anténám“ v chuťových buňkách. Nakyslé chuti jsou nám příjemné. Silnější kyselé chuti však působí odpudivě. I to má svůj důvod.
Velké množství kyselin se tvoří například ve rozkládajícím se mase a dalších závadných potravinách. Samotné kyseliny nám mohou vážně poškodit tkáně a orgány. Navíc jejich tvorba prozrazuje přítomnost bakterií a ty by nám mohly také hodně vážně ublížit. Kyselá chuť je tedy chemickým varováním před zkaženou potravou.
Hořká chuť
Molekuly hořké chuti jsou chemického hlediska neuvěřitelně různorodé a je až s podivem, že tato velmi pestrá „molekulární cháska“ vyvolává v našich chuťových buňkách jeden a tentýž vjem. V opravdu hořké chuti si nelibuje nikdo, protože představuje varování před nebezpečnými látkami. Co je hořké, je potenciálně jedovaté.
Z velmi hořkých jedů jmenujme například nikotin nebo strychnin. K látkám s hořkou chutí patří i kofein, kterého si ceníme pro jeho stimulující účinky. V nápojích, například v limonádách, proto přebíjíme hořkou chuť kofeinu sladidly.
Sladká chuť
Pravým opakem hořkého varování je sladká chuť prozrazující cukry. Přírodní cukry se vážou na chuťový receptor a vyvolávají v chuťové buňce uvolnění molekuly gustducinu. Ta aktivuje uvnitř chuťové buňky některé enzymy. Výsledkem je rozběhnutí přesně určených biochemických reakcí, které vyvrcholí tím, že je do buňky odepřen vstup iontům draslíku. To vede k tvorbě nervového vzruchu. Umělá sladidla vyvolávají stejný konečný efekt poté, co se navážou na jinou anténu než opravdové cukry.
Cukry patří k vydatným zdrojům energie. V moderní civilizaci přijímáme energie s potravou habaděj, zatímco její výdej při fyzické námaze vázne. Naši předci na tom ale byli opačně a nesměli si proto nechat ujít sebemenší šanci doplnit energii. To je důvod, proč nám sladké tak chutná.
Kupodivu vnímáme jako sladké i molekuly, které nemají po chemické stránce s cukry nic společného a jsou kaloricky výrazně chudší. Tyto látky „maskované za cukry“ využíváme jako umělá sladidla, když si chceme užít sladké chuti a přitom se vyhnout nadbytečným kaloriím.
Chuť umami
Pátou základní chutí je umami. Její název pochází z japonštiny, kde se tímto slovem označuje saturejka. Látkou, která navozuje chuť umami, je například aminokyselina L-glutamát, jež tvoří nedílnou složku mnoha bílkovin.
Bílkoviny jsou pro fungování našeho organismu životně důležité, protože z nich budujeme tkáně a orgány. Některé bílkoviny slouží v buňkách jako katalyzátory biochemických reakcí, jiné přenášejí po těle signály a další řídí imunitní obranu.
Chuť umami prozrazuje potravu bohatou na bílkoviny a to je důvod, proč ji vnímáme jako příjemnou.
O mechanismu, jakým chuťové buňky vnímají chuť umami, je známo nejméně, i když receptor, na který se v chuťových buňkách váže L-glutamát, již popsán byl.
