אנו מייחסים לחוש הטעם שלושה תפקידים עיקריים. ראשית, הוא מזהיר מפני חומרים רעילים במזון. לחומרים כאלו בדרך כלל יש טעם מר מאוד, והתגובה המיידית לכך תהיה דחיית המזון. שנית, בעזרת חוש הטעם מנתחת מערכת העצבים את ערכו התזונתי של המזון וקובעת את מידת האטרקטיביות שלו. מזון אטרקטיבי במיוחד יוצר תחושת עונג שבה נדון בהמשך המאמר. שלישית, חוש הטעם מספק הכנה פיזיולוגית של מערכת העיכול לעיבוד המזון על ידי הפרשת רוק, אנזימים והורמונים.
כמה טעמים אנו חשים? התשובה המקובלת בציבור היא "הרבה". רובנו חווינו טעם מסוים של חומוס, טעם שונה לגבינה צהובה וטעם אחר לגלידת תות או לעוגת שוקולד ועוד ועוד. אולם למעשה רוב בני האדם מעולם לא חשו את טעמו של המזון בפני עצמו. הדבר שאנו מכנים "טעם" הוא בעצם תוצר משולב של חוש הטעם וחוש הריח. בין חלל הפה וחלל האף מקשר מעבר, כך שבתהליך הטעימה מגיעות מולקולות מזון מהפה אל תאי החוש שבאף ומפעילות את חוש הריח. כשבודקים אנשים שאיבדו את חוש הריח מגלים שטווח הטעמים שהם חשים הצטמצם מאוד, ומכאן שעושר הטעמים שאנו חשים במזון נובע בעיקר מריחו.
כדי לבדוק זאת אתם מוזמנים לבצע ניסוי פשוט: בפעם הבאה שתטעמו מזון עשיר בטעמים סתמו לרגע את אפכם סתימה הרמטית, כך שלא תתאפשר זרימת אוויר באף. תיווכחו מיד שרוב הטעמים שטעמתם קודם לכן ייעלמו, מלבד חמשת הטעמים הבסיסיים של חוש הטעם, דהיינו - מר, מתוק, מלוח, חמוץ וטעם המכונה אומאמי ("טעים" ביפנית). טעם זה הוא טעמה של חומצת האמינו גלוטמט, והוא מאפיין מזונות עשירים בחומצות אמינו כגון בשר, דגים וגבינות קשות.
העובדה שלא זו בלבד שחוש הטעם אינו מספק שום מידע מרחבי על הסביבה, אלא הוא גם מחלק את כל הגירויים לחמש קטגוריות של זיהוי בלבד, הופכת אותו לפשוט מבין כל החושים. כפי שאמרנו לעיל, בשונה משאר החושים, חוש הטעם אינו עוסק בזיהוי הסביבה או בבניית ייצוג שלה במוח אלא במתן ערך למזון, כלומר האם המזון מועיל או מזיק. לעובדה זו השלכות על הדרך בה מידע נוצר ומעובד על ידי חוש הטעם, כפי שנראה בהמשך.
אברוני חוש הטעם - פטמיות ופקעיות הטעם
כשאנו מכניסים מזון מוצק לפינו הוא מפורר לחלקיקים קטנים באמצעות פעולת הלעיסה. בהמשך, מתמוססים החלקיקים האלה ברוק ומתפרקים למולקולות המוסעות על ידי הרוק על פני הלשון והחך.
אברוני חוש הטעם מצויים גם בלשון, גם בחך וגם בלוע, אולם לשם הפשטות נתרכז באיבר הטעם העיקרי - הלשון. כפי שמתואר בתמונה מספר 1 (בתחתית הדף), על פני הלשון פזורים שלושה סוגים שונים של בליטות קטנות המכונות פטמיות טעם (taste papillae). רוב שטח הלשון מאוכלס בסוג הקטן של פטמיות טעם המכילות כל אחת מספר קטן של פקעיות טעם (taste buds), שהן אברוני חוש הטעם. שולי הלשון מאכלסים פטמיות טעם מהסוג הבינוני, המכילות כל אחת בין עשרות למאות פקעיות טעם, ואילו בחלקה האחורי של הלשון יש מספר קטן של פטמיות טעם מהסוג הגדול, המכילות מאות ואפילו אלפי פקעיות טעם.
כבר ברמה האנטומית הזו עולות כמה עובדות מעניינות: ראשית, מתברר כי בלשון ישנה חלוקה של רגישויות לטעמים השונים: חלקה האחורי רגיש יותר לטעם מר, החלק הקדמי רגיש יותר לטעם מתוק, וצדדי הלשון רגישים יותר לטעמים מלוח וחמוץ. צריך להדגיש שחלוקה זו אינה חדה וברורה, וכי ניתן להרגיש את כל הטעמים בכל חלקי הלשון, אולם אזורים מסוימים רגישים יותר לטעמים מסוימים.
שנית, ניתן לחלק את האוכלוסייה האנושית לשלוש קבוצות, לפי צפיפות פטמיות הטעם שבלשונם: לטועמים המצטיינים (super-tasters) יותר ממאה פטמיות טעם מהסוג הקטן בכל סמ"ר של קדמת הלשון, לעומת פחות מארבעים אצל טועמים גרועים (non-tasters) ובין מאה לארבעים אצל הטועמים הממוצעים, שהם רוב האוכלוסייה. ההבדלים הללו הם גנטיים, כנראה, ויש להם השלכות על עוצמתה של תחושת הטעם שחשים חברי כל אחת מהקבוצות.
כפי שניתן לראות בתמונה 2 (בתחתית הדף), במרכז פטמית הטעם ישנו חלל מרכזי שאליו חודרים חומרי הטעם. סביב חלל זה פזורות פקעיות הטעם האליפטיות, המכילות כל אחת שלושים עד מאה תאי חוש. תאי החוש של חוש הטעם אינם תאי עצב, אולם יש להם תכונה אחת שנדיר למצוא בתאים שאינם תאי עצב או שריר, והיא היכולת ליצור התפרקויות חשמליות.
לתאים אלו, המתחלפים בתאים חדשים בכל עשרה ימים, ישנם שני צדדים שונים בתכלית. בצדו האחד התא יוצר קשר עם קצות סיבוני העצב ולעומת זאת בצדו השני התא שולח שלוחות, כעין ריסונים, אל החלל המרכזי של פטמית הטעם. כל החלבונים המשתתפים בתהליך ההתמרה, מהקולטנים ועד התעלות היוניות, נמצאים בשלוחות הללו, כלומר זהו הממשק (interface), או נקודת המפגש בין הסביבה לבין תא החוש, אשר בו מתרחשת ההתמרה.
גלולה קטנה של ממתיק מלאכותי מספיקה לכוס קפה
קולטני חוש הטעם
מולקולות הקולטן של חוש הטעם נתגלו רק בשנים האחרונות והן נחלקות לשתי משפחות: המשפחה הראשונה של קולטני הטעם (T1R) מקוּדדת על ידי שלושה גנים (T1R1,2,3) ואחראית לתחושות המתיקות והאומאמי. המשפחה השנייה (T2R) מקודדת על ידי 25 גנים באדם ו-33 בעכבר (אבל רק שלושה בתרנגולת) ואחראית לטעם המר. שתי המשפחות הללו שייכות למשפחת העל של קולטנים מצומדי חלבוני G (GPCR), אבל הן שונות מאוד זו מזו במבנה שלהן ובדרך שבה הן קושרות את מולקולות המזון.
נפתח במשפחה הראשונה. בסדרת ניסויים גנטיים אלגנטיים ומרשימים שערכו צ'רלס זוקר (Zuker) מאוניברסיטת קליפורניה שבסן-דייגו ומדענים נוספים התברר כי הצירוף של הקולטנים T1R2+T1R3 אחראי לכל התחושות של טעם מתוק, ואילו צירוף הקולטנים T1R1+T1R3 אחראי לתחושת האומאמי, הנגרמת בשל נוכחות חומצות אמינו, ובעיקר גלוטמט.
תגלית זו מפתיעה מכמה בחינות: ראשית, אף שלשני הצירופים הללו יש גורם משותף והוא הקולטן T1R3, הם מגיבים לחומרים שונים לחלוטין והפעלתם מעוררת בנו תחושות טעם שונות, אם כי יש לזכור כי שני הטעמים נחשבים מענגים והופכים את המזון לאטרקטיבי. כפי הנראה בכל אחד מהצירופים מתחברים שני הקולטנים ליצירת קולטן פונקציונלי אחד, מנגנון שכיח ביותר בחלבונים מהסוג הזה, ולכן בכל אחד מהמקרים הקולטן המורכב מגיב לחומרים שונים.
חשוב לומר כי שני הצירופים של הקולטנים נפרדים לחלוטין, דהיינו תאי חוש לעולם לא יבטאו את שלושת הקולטנים ביחד, וגם לא את הצירוף T1R1+T1R2. לכן תא חוש יתווך תחושת מתיקות או תחושת אומאמי, אבל לעולם לא את שתיהן יחד. שנית, אותו צירוף של שני קולטנים מגיב למגוון רחב של חומרים. למשל הצירוף של T1R2+T1R3 מגיב לכל הסוכרים, וכן לממתיקים המלאכותיים שאנו משתמשים בהם.
שלישית, בניגוד לשאר החושים הכימיים, הקולטנים הללו מגיבים לחומרי המזון בריכוזים גבוהים ביותר (עשרות מילימולרים), כריכוז הסוכר הנמצא בפירות. לשם השוואה, הקולטן לטעם מתוק מגיב לסוכרים במזון הטבעי שלנו בריכוז גבוה לפחות פי אלף יותר מריכוז הריח שאליו מגיבים קולטני הריח ופי מיליון ויותר מהקולטנים לפרומונים. דרך אגב, בדיוק בנקודה זו נכנסים הממתיקים המלאכותיים לפעולה. אלו חומרים מלאכותיים המפעילים את הקולטן לטעם מתוק כבר בריכוז נמוך (פי 100-1000 מסוכרים) ולכן כמות זעירה של ממתיק מלאכותי נותנת לנו תחושת מתיקות הזהה לכמות גדולה של סוכר, וזאת ללא תוספת קלוריות משמעותית.
גם הקולטן לאומאמי מגיב לגלוטמט בריכוזים גבוהים, אולם יש כמה גורמים היכולים להעלות מאוד את הרגישות שלו, כלומר לגרום לו להגיב בריכוזים נמוכים יותר, למשל נתרן (שהוא חלק ממלח הבישול). זאת בדיוק הסיבה מדוע עגבנייה, המכילה כמויות גלוטמט גדולות יחסית, מקבלת טעם מלהיב כל-כך על ידי הפעולה הפשוטה של בזיקת מלח עליה, וזאת גם הסיבה לכך שמונוסודיום גלוטמט, כלומר תרכובת של נתרן וגלוטמט, מהווה חומר טעם חשוב ביותר במאכלים תעשייתיים כגון אבקת מרק.
אולם החומר המעניין ביותר מבחינת הטעם המתוק הוא המיראקולין, חלבון המופק מפרי טרופי הנקרא "פרי הנס" (miracle fruit), בגלל תכונות שינוי הטעם שלו. לחלבון עצמו אין שום טעם, אולם בנוכחות יוני מימן, כלומר בנוכחות חומצה, הוא נקשר לקולטן לטעם מתוק ומפעיל אותו, כך שכאשר החלבון נמצא בפה מקבל כל חומר חמוץ גם טעם מתוק. ממש מעדן.
בפעם הבאה שתטעמו מזון עשיר בטעמים סתמו לרגע את אפכם תיווכחו מיד שרוב הטעמים שטעמתם קודם לכן ייעלמו
קולטני הטעם המר
לעומת המשפחה הראשונה של קולטני הטעם, שבה שלושה קולטנים בלבד, כוללת המשפחה השנייה (T2R) 25 קולטנים (בבני אדם). הפעלת קולטנים אלו מעוררת את תחושת הטעם המר, ואף שגם הם שייכים למשפחת העל של קולטנים מצומדי חלבוני G הם שונים מאוד מהמשפחה הראשונה של קולטני הטעם, ומגיבים לחומרים בריכוזים נמוכים הרבה יותר.
25 הקולטנים הללו מגיבים כנראה למגוון רחב של חומרים, שרובם רעילים, ולכן אין זה מפתיע שיש להם טעם מר הגורם לגוף לדחות אותם. עם זאת ישנם חומרים רבים שאינם רעילים ואפילו בעלי ערך רפואי רב, אבל גם הם נקשרים בחוזקה לקולטנים מהמשפחה השנייה, ולכן מעוררים טעם מר ההופך את בליעתם לבלתי-אפשרית כמעט. עקב כך יש עניין רפואי רב בפיתוח אנטגוניסטים שיבלמו את פעולתם של קולטני הטעם המר בעת נטילת תרופות.
אחד המעניינים בקולטנים הללו הוא הקולטן TAS2R16, האחראי לטעם המר של שקדים מרים. מי שטעם אי פעם שקדים מרים יודע שמערכת הטעם מגיבה בתגובה חריפה ובלתי-נשלטת של דחייה, ויש לכך סיבה טובה. שקדים מרים מכילים חומר בשם אמיגדאלין, שעקב פעולת אנזימים בגוף הופך לציאניד - רעל קטלני ביותר.
במחקר גנטי שנערך לאחרונה התברר כי לפני כ-80 אלף שנה עבר הגן האנושי המקודד את הקולטן הזה מוטציה שהפכה את הקולטן לרגיש יותר. רגישות היתר הזו הקנתה לנושאים אותו יתרון אבולוציוני, כנראה בעקבות ירידה בסיכויי ההרעלה שלהם, ולכן המוטציה התפשטה במהירות בכל העולם, לבד מבאזורים מוכי המלריה של צפון אפריקה. באזורים אלו נשמר הרצף העתיק יותר של הגן, זה שקדם למוטציה. הקולטן המקודד על ידי הרצף הזה רגיש פחות, ולכן מאפשר לנושאים אותו לצרוך כמויות קטנות של החומר הרעיל, כמויות המספיקות כדי להרוג את הטפיל הגורם למלריה, אך אינן פוגעות בחולה עצמו.
ההתמרה בתאי חוש הטעם
לבד מזהות הקולטנים, המשך תהליך ההתמרה זהה כנראה בכל שלושת הטעמים (מר, מתוק ואומאמי). כפי שמתואר בתמונה 4 הקולטן המופעל על ידי קישור המזון (1) מפעיל חלבון G מסוג גאסטדוצין (gastducin)(2), שהוא עצמו מפעיל את האנזים פוספוליפאז C (PLC2B) (3).
אנזים זה מפרק את חומצת השומן PIP2 ויוצר שליח משני בשם IP3 (4), הגורם לפתיחת תעלה יונית מסוג TRP-M5 (5). פתיחת התעלה הזו גורמת לפנים התא להפוך לשלילי פחות (depolarization), דבר הגורם להתפרקויות חשמליות ולפתיחת תעלות סידן בקרומית התא הסמוכה לסיבוני העצב (4).
כניסת יוני הסידן לתא משחררת נוירוטרנסמיטור בסינפסה שבין תא החוש לסיבון העצב (4). מחקרים עדכניים מורים כי אדנוזין תלת-זרחני (ATP) ממלא את תפקיד הנוירוטרנסמיטור בחוש הטעם. הנוירוטרנסמיטור נקשר אל קולטנים שעל קרומית תא העצב וגורם לאותות עצביים הנושאים את המידע לאורך סיבון העצב אל מערכת העצבים המרכזית.
תמונה 1: מיקומם של הסוגים השונים של פטמיות על הלשון
לחצו להגדלה
תמונה 2: המבנה של פטמית הטעם, פקעית הטעם, ותא החוש
לחצו להגדלה
תמונה 3: מקרא לסכמת ההתמרה בתאי חוש הטעם (תמונה 4)
לחצו להגדלה
תמונה 4: סכמת ההתמרה בתאי חוש הטעם
לחצו להגדלה
ומה באשר לטעם המלוח ולטעם החמוץ?
האם גם הם פועלים על פי סכמת התמרה דומה? מתברר שלא. הטעמים הללו עוקפים את הקולטנים בכך שהם פועלים ישירות על תעלות יוניות בקרומית התא או דרכן, כלומר בהתייחס לסכמות ההתמרה, הטעם המלוח והטעם החמוץ מתווכים באמצעות סכמת התעלה, לעומת הטעמים מתוק, אומאמי ומר - המתווּכים על ידי סכמת הקולטן.
מלח בישול עשוי מתרכובת של יוני נתרן טעונים במטען חשמלי חיובי ויוני כלור טעונים שלילית. כשאנו אוכלים אוכל מלוח מתמוססים יוני הנתרן והכלור ברוק. יוני הנתרן, האחראים למעשה לטעם המלוח, חודרים לתאי החוש דרך תעלות יוניות מיוחדות (EnaCs). חדירת היונים הטעונים חיובית לתאי החוש גורמת ישירות למתח החשמלי של קרומית תא החוש להיות שלילי פחות מה שמעורר התפרקויות חשמליות וכניסת סידן אל התא.
ההמשך דומה למה שתואר ביחס לטעמי המר והמתוק, דהיינו כניסת הסידן גוררת שחרור נוירוטרנסמיטור על סיבוני העצב ולהפעלתם. כלומר יוני הנתרן עוקפים את הקולטנים ואת המסלול האנזימי של ההתמרה ופועלים ישירות על המתח החשמלי של קרומית התא של תאי החוש כדי ליצור את הטעם המלוח.
הטעם החמוץ נגרם על ידי יונים חיוביים אחרים, יוני מימן. גם הם חודרים לתאי החוש אולם בכמויות קטנות יותר, ולכן אינם פועלים ישירות על המתח החשמלי של קרומית התא כמו יוני הנתרן במקרה של הטעם המלוח, אלא באמצעות סגירת תעלות יוניות לאשלגן, המשנה את המתח החשמלי של קרומית התא בכיוון החיובי. מנגנון הפעולה המדויק שלהם עדיין אינו ידוע.
לסיכום, מערכת הריח מהווה מערכת חוש פשוטה יחסית מבחינת קטגוריות הזיהוי שלה, אולם מורכבת מבחינת מסלולי ההתמרה. תאי החוש, שאינם תאי עצב, ממדרים את פעולת ההתמרה לאזור מוגדר, המגלה התמחות מיוחדת לכך. זהות הקולטנים קובעת את הסלקטיביות של התגובה, והמערכת משתמשת בשתי טקטיקות שונות כדי לייצר תגובה לא-ספציפית לחומרים שונים בעלי תכונות תזונתיות דומות. המידע מוזרם למוח ומשתלב כבר ברמות עיבוד ראשוניות עם מידע ממערכות חוש אחרות, וזאת כדי לאפשר למוח לקבוע את ערכו של המזון, את הפעילות הנדרשת לקליטתו ולעיכולו ואת ההנאה ממנו.
בתיאבון!!!
שלמה וגנר קבל תואר דוקטור מהמחלקה לנוירוביולוגיה של האוניברסיטה העברית על מחקרו שעסק בשעון הביולוגי במוח היונק. לאחר מכן ערך מחקר באוניברסיטת הרווארד בארה"ב על המערכת העצבית לחישת פרומונים ביונקים, וכיום הוא מרצה לנוירוביולוגיה באוניברסיטת חיפה.
מתוך: מגזין גליליאו
לעשיית מנוי, לקבלת גיליון מתנה
