Makuasioista ei voi kiistellä, sanotaan. Nyt geenit osoittavat, että fraasi pitää paikkansa. Makea ei ole kaikille yhtä makeaa, ja karvas erottelee ihmisiä kuin sormenjälki.

Teksti: Jani Kaaro

Olemme tottuneet ajattelemaan, että söimme sitten suklaata, makkaraa tai hienointa tryffeliä, makukokemuksemme syntyy muutamasta perusmausta. Se, mitä maistamme, koostuu makeasta, suolaisesta, happamasta, karvaasta ja umamista, lihaisaksi sanotusta natriumglutamaatista – samaan tapaan kuin television värimaailma muodostuu vain kolmesta perusväristä. Käsitystä on kuitenkin viime vuosina jouduttu tarkistamaan. Perusmakuja voi olla enemmän kuin viisi, emmekä nykyistenkään kanssa elä kaikki samassa makumaailmassa.

Makea ja meetvursti lähekkäin

Makuaistimus syntyy, kun makumolekyyli sujahtaa oikean makuaistinsolun makureseptoriin. Maun voimakkuus on kiinni siitä, miten vahvasti makumolekyyli reseptoriinsa sitoutuu. Esimerkiksi keinotekoisten makeutusaineiden molekyylit kiinnittyvät makeareseptoriin sokeria vahvemmin ja maistuvat siksi moninkertaisesti makeammilta kuin sokeri. Juuri makeareseptoria koodaavat geenit olivat ensimmäiset tunnistetut makugeenit. Löydön tekivät samanaikaisesti New Yorkin yliopiston Robert Margolskee ja Howard Hughesin lääketieteellisen instituutin Linda Buck vuonna 2001. Kummankin tutkijan ryhmä vertaili kahta hiirikantaa, joista toinen oli normaali, toiselta puuttui kyky maistaa makeaa.Geenien haarukoiminen osoitti, että makean maistamista ohjaa kaksi geeniä, T1r2 ja T1r3. Kun niiden koodaamat proteiinit yhdistyvät, muodostuu makureseptori, joka lassoaa suuria sokerimolekyylejä.Samaan geeniperheeseen kuuluu myös kolmas jäsen, T1r1, ja se tuotti tutkijoille yllätyksen. Kun se pariutuu T1r3:n kanssa, reseptori ei aistikaan makeaa vaan viidettä perusmakua umamia. Umamireseptorit rekisteröivät aminohappoja, etenkin glutamaattia, jota on esimerkiksi lihassa. Oli odottamatonta, että näin pieni muutos proteiinien järjestyksessä johtaa täysin toisenlaisen maun aistimiseen.

Karvas viesti myrkyistä

Karvaiden makujen tutkimus alkoi puolivahingossa jo 1930-luvulla. DuPontin laboratoriossa työskennellyt tutkija Arthur L. Fox  kaatoi valkoista jauhetta pullosta toiseen ja pölläytti sitä myös ilmaan. Foxin kollega C. E. Norrling valitti, että jauhe maistui kitkerältä. Fox ei maistanut mitään. Hän päätti tutkia asiaa ja havaitsi, että kyky maistaa fenyylitiokarbamidia eli ptc:tä todella vaihtelee ihmisestä toiseen. Nykyään tiedetään, että syy löytyy karvasreseptorista Tas2r38. Joillakin reseptoria ohjaava geeni on muuntunut niin, että reseptori on menettänyt kykynsä tunnistaa ptc:tä.Karvasreseptorit ovat erikoistuneet havaitsemaan myrkkyjä, joita kasvit tuottavat puolustautuakseen kasvinsyöjiltä. Koska ihmiskunta on liottanut, paistanut ja keittänyt kasviravintoaan satojatuhansia vuosia, tutkijat ajattelivat vielä hiljattain, ettei kasvimyrkyillä ole ollut merkittävää sijaa evoluutiossamme. Uudet tutkimukset kuitenkin osoittavat, että asia on päinvastoin. Ihmisten on välttämättä täytynyt erottaa myrkylliset kasvit syötävistä, ja tämä näkyy perimässämme. Karvaita makuja tunnistavaan geeniperheeseen, joka kantaa nimeä Tas2r, kuuluu 25–30 geeniä, jotka vielä muuntelevat poikkeuksellisen paljon, enemmän kuin mikään muu alue genomissamme. Arvatenkin muuntelu heijastelee kunkin väestön sopeutumista oman elinympäristönsä kasvimyrkkyihin.  Hyvän todisteen tästä tarjoaa esimerkiksi Tas2r16-geeni, joka on erikoistunut tunnistamaan glukopyranosideja. Näitä elimistössä syanidiksi hajoavia yhdisteitä löytyy esimerkiksi vihreästä teestä, pavuista ja manteleista. Maailman väestöissä esiintyy geenistä kuusi yleistä muunnosta, joista yksi tekee kantajansa erityisen herkäksi glukopyranosideille. Koska muoto alkoi yleistyä samoihin aikoihin, kun nykyihmiset vaelsivat ulos Afrikasta, syanidin helposti paljastavasta makuaistista on täytynyt olla hyötyä uusia ravintokasveja etsittäessä.

Suolaisen geenit vielä haussa

Suolaisen ja happaman maun aistimisen molekyylibiologia tunnetaan toistaiseksi huonosti. Varsinaisia suolareseptoreja ei ole edes löydetty. Happaman ja suolan reseptorit toimivat eri tavalla kuin makean, umamin ja karvaan. Suolassa ja hapoissa ei ole proteiineja, joita tunnistaa, joten ilmeisesti reseptorit tunnistavat suolojen ja happojen protoneja. Näin toimii ainakin vuonna 2006 löytynyt hapanreseptori Pkd2l1. Pkd2l1-reseptoreja on runsaimmin lähellä sylkirauhasia. Tutkimusten mukaan kaikenlaiset happamat maut aktivoivat ne, mutta paradoksaalisesti ionikanava avautuu vasta, kun ärsyke poistuu. Toisin sanoen: kun sitruunamehu on suussasi, ei tapahdu oikein mitään, mutta kun nielaiset sen, tunnet, miten leukaperiä viiltää. Tätä seuraava voimakas syljeneritys viittaa siihen, että reaktio on syntynyt suojelemaan meitä pilaantuneelta ravinnolta. Moni ruoka nimittäin happanee pilaantuessaan. Mielenkiintoisesti samoja reseptoreja on löytynyt selkäytimestä. Siellä niiden tehtävänä lienee valvoa selkäydinnesteen pH:ta.

Rasva ja kalsium vahvoilla

Viime vuosina on herännyt epäilys, että perusmakuja on enemmän kuin viisi, ainakin kuusi, kenties seitsemän. Hyvä ehdokas kuudenneksi on rasva. Vahvin näyttö rasvan makureseptorien puolesta on peräisin ranskalaisesta tutkimuksesta. Siinä hiiriltä estettiin Cd-36-reseptorien toiminta. Hiiret menettivät kiinnostuksensa rasvaan, vaikka yleensä ne suosivat sitä. Toinen, melko erikoinen ehdokas perusmauksi on kalsium. Sen puolesta puhuvat muuntogeeniset hiiret, jotka muista hiiristä poiketen rakastavat kalsiumia. Jos näille niin kutsutuille pwk-hiirille tarjotaan kalsiumilla rikastettua vettä, ne juovat sitä innolla, kun muut hiiret välttävät sitä. Erikoista pwk-hiirien kalsiuminhimossa on se, että himo näyttää perustuvan makeageenin poikkeavaan muotoon. Erikoista se on siksi, että kalsium on varsin kitkerää. Monien ruokakasvien, kuten pinaatin tai brysselinkaalin, kitkerä maku perustuu ainakin osin suureen kalsiumpitoisuuteen. Pwk-hiirien tutkijat ovat esittäneet, että ihmisilläkin saattaa olla kalsiumreseptori ja että sen tehtävänä olisi mitata tämän välttämättömän ravintoaineen saantia. Tähän viittaa se, että kalsiumin puutteesta kärsiville kehittyy usein himo kalsiumia sisältäviin ruokiin, kuten maitoon.Kiinnostava uusi havainto on myös se, että ihmiset voivat maistaa hiilihappoisten juo­mien sisältämän hiilidioksidin. Tähän ei kuitenkaan tarvita hiilireseptoria, sillä hiilidioksidia maistavat hapanreseptorit. Ilmiö on melkoinen mysteeri, sillä hiilidioksidi ei ole hapanta. Kun siis tunnet pienten kuplien­ poksahtelevan suussasi, toiminnassa ovat hapanreseptorit, mutta ne aistivat hiilidioksidista vapautuvia protoneja.

Herkkyys ohjaa mieltymyksiä

Makuaistin ja makumieltymysten suhteesta tiedetään vielä vähän. Parhaiten tässä mielessä tunnetaan karvaan maun geeni ja -reseptori Tas2r38, sama parivaljakko, joka jakaa ihmiset ptc:n maistajiin ja ei-maistajiin. Keinotekoisen ptc:n lisäksi kaksikko tunnistaa yhdisteen lähisukuisia luonnonaineita, kuten glukosideja ja isotiosyanaatteja, joita on ennen kaikkea vihreissä kasviksissa. Havaintojen mukaan kahta toimivaa geeniä kantavat ihmiset eivät voi sietää esimerkiksi parsakaalia, koska se maistuu heistä luotaantyöntävän karvaalta. Yhden geenin kantajat suhtautuvat kasvikseen melko neutraalisti, ja ne, joilla on muuntunut, maistamiskyvyn menettänyt geenimuoto, eivät ole moksiskaan sen karvau­desta. Kaiken kaikkiaan karvasreseptorien kokoelma näyttää ihmisillä olevan yhtä yksilöllinen kuin sormenjäljet.Myös herkkyys maistaa makeaa ja umamia vaihtelee ihmisestä toiseen, mutta vielä ei tiedetä, ovatko herkästi makeaa maistavat tavallista persompia makealle vai saavatko he makeasta tavallista nopeammin kuvottavan olon. Mieltymykset ovat ylipäänsä monimutkaisempi ilmiö kuin pelkkä maku, sillä tottumus ja mielihyvä jyräävät herkästi vastenmielisenkin ärsykkeen, kuten himo kahviin tai tupakkaan kertoo.

Panda tarjoaa todisteen

Eläinmaailmasta löytyy ainakin yksi esimerkki, joka osoittaa, miten suuresti makuaisti voi ohjata ravintotottumuksia. Kyseessä on isopanda, kummajainen, joka on siirtynyt liharavinnosta kasviravintoon niin hiljattain, että sen suolisto ja aineenvaihdunta ovat edelleen pikemmin lihansyöjän kuin kasvinsyöjän. Bambu on niin huono lihankorvike, että isopandan täytyy syödä lähes jatkuvasti ja silti säästellä energiaa. Tutkijat ovat ihmetelleet, miksi karhu on tehnyt valtavan uhrauksen ja hylännyt lihan. Vastaus saattaa kätkeytyä makuaistiin. Hiljattain havaittiin, että isopandan umamireseptorit ovat muuntuneet eikä eläin maista lihan sisältämiä aminohappoja. Tässä voi olla syy siihen, miksi se ei enää halua syödä lihaa.

Pitäisikö aistia muokata?

Pandan esimerkki herättää kysymyksen: voisiko ihmisenkin ravintotottumuksia muuttaa vaikuttamalla makuaistiin? Lihantuotanto on suuri ympäristöongelma, joten voisimmeko lisätä kasvien syöntiä heikentämällä umamireseptorejamme? Tai voisimmeko syödä enemmän terveellistä parsakaalia ja vesikrassia, jos höllentäisimme karvasreseptorejamme? Myös lihavuus on ongelma. Auttaisiko, jos luopuisimme kalorittomista makeutusaineista, sillä paradoksaalisesti ne näyttävät lisäävän kalorien saantia?Luonnonmukaisuutta voisi puoltaa havainto, jonka mukaan makureseptoreja on myös suolistossa. Siellä niiden uskotaan toimivan eräänlaisina laskureina, jotka mittaavat ruoan­ energia- ja ravintoainepitoisuutta.Oletuksen mukaan käy näin: kun makeareseptorit kielellä aktivoituvat, ne valmistavat suolen vastaanottamaan makuaistimusta vastaavan määrän kaloreita. Kun niitä ei sitten tulekaan tai niitä tulee odotettua vähemmän, laskuri sekoaa, ja sen mukana sekoaa kylläisyyttä säätelevä järjestelmä. Näin ihminen päätyisi syömään enemmän kuin silloin, kun hän saisi kalorit aidoista sokereista. Jotkut tutkijat sanovat, että lihavuusepidemian syy on liian hyvänmakuinen ruoka. Syömme yli tarpeen, koska herkulliset maut nostavat reseptorimme sfääreihin emmekä voi lopettaa. Vastaavasti ruoka, josta emme pidä, tuottaa nopeasti kylläisyyden tunteen.Jos tämä on lihavuusepidemian ydin, ratkaisun löytäminen on helppoa kuin heinänteko. Valmistetaan mauttomampaa ruokaa.

Tulinen ei ole maku ollenkaan

Kun syömme etnokeittiöiden vahvasti maustettua ruokaa, saatamme sanoa makua tuliseksi, mutta aistimus on silkkaa kipua. Esimerkiksi chilien sisältämä kapsaisiini aktivoi tietyn kipureseptorin. Sama reseptori aktivoituu myös kuumuudesta, ja kuumasta varoittaminen on luultavasti sen alkuperäinen tehtävä. Kapsaisiini vain sattuu olemaan samanlainen yhdiste kuin proteiini, joka antaa kuumuusvaroituksen.Kun kipukanava aktivoituu, aivot reagoivat tuntemukseen tuottamalla euforiaa ai­heuttavia endorfiineja. Tämä euforia voi selittää, miksi jotkut ovat niin ihastuneita tulisiin ruokiin.

Maku syntyy kimppatyönä

Iso osa siitä, mitä kutsumme mauksi, on todellisuudessa hajua, ruoasta haihtuvia aromeja. Syödessämme emme kuitenkaan tiedosta nenäontelon hajuaistimuksia, vaan meistä tuntuu, että aistimme kaiken suussamme.Kielen makureseptorit sijaitsevat aistinsoluissa, jotka ovat ryhmittyneet 40–150 solun sipulimaisiksi makusilmuiksi. Makusilmut puolestaan sijaitsevat makunystyissä, joita on kolmea tyyppiä: sieninystyjä kielen kärjessä, lehtinystyjä sivuilla ja valli­nystyjä kielen juuressa. Vaikka aistimme tietyt maut voimakkaimmin tietyissä kohdissa kieltä, kaikkien makujen reseptoreja on melko tasaisesti koko kielen alueella.Makunäytelmä ei pääty tähän vaan jatkuu aivoissa. Kun makusilmujen aistinsolut ovat tunnistaneet ruoan makumolekyylit, ne lähettävät aivoihin viestin havaitusta mausta, ja vasta sen saavuttua tuntoaivokuorelle syntyy makuaistimus. Voimakkuuden aivot säätävät sen mukaan, millaisen kemiallisen arsenaalin makureseptorit keräävät ja toimittavat aivoille. Kukin aistii makunsa mukaan.

Julkaistu Tiede-lehdessä 7/2011

Jani Kaaro on vapaa tiedetoimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.

Jos rehkiminen ei huvita, syy voi olla geeneissä.

Monia liikunta palkitsee hyvän olon tunteella, mutta kaikille palkintoa ei tule, kertoo Helsingin Sanomat jutussaan. Olo saattaa olla hikilenkin jälkeen enemmän runneltu kuin rento.

”Osa suomalaisten liikkumattomuudesta saattaa selittyä negatiivisilla tuntemuksilla”, sanoo jutussa liikuntapsykologian professori Taru Lintunen Jyväskylän yliopistosta.

Ihmiseltä saattavat puuttua hyvät kokemukset ja liikunnallisen elämäntavan mallit.

Perimälläkin on sormensa pelissä. Naisilla jopa puolet liikuntanautinnon vaihtelusta selittyy geeneillä, miehillä kolmannes.

Näin osoittaa vuonna 2014 julkaistu suomalainen tutkimus, joka perkasi perintötekijöiden osuutta liikuntamotivaatioon.

Tarkkaa syytä eroihin ei tiedetä. Yksi ehdokkaista on aivojen dopamiinirata. Se palkitsee niin syömisestä, seksistä kuin liikunnasta.

Dopamiinikylpy tuottaa aivoissa huumaavan euforian. Tutkimusten mukaan järjestelmän häiriöt vähentävät koe-eläinten liikkumishaluja.

Viime kädessä geenit ohjaavat mielihyväkoneiston toimintaa. Dopamiinin valmistukseen tarvittavat geenit toimivat toisilla kenties vilkkaammin. Erityisesti naisilla on liikuntamielihyvän kokemisessa geneettistä vaihtelua.

Yksilöiden erot ulottuvat laajemmallekin. Kaikki eivät saa liikunnasta yhtä paljon hyötyä – ainakaan heti.

Sama harjoittelu saattaa vaikuttaa ihmisiin eri tavoin. Yhden kunto kasvaa kohisten, mutta toinen ei saa tuloksia, vaikka kuinka rehkisi. Tutkijat puhuvat yksilöllisestä vasteesta.

Kuitenkin vaikka oma elimistö tuntuisi olevan immuuni liikunnalle, se voi olla vain harhaa. Tutkimuksissa tuijotetaan usein suorituskykyyn ja lihasvoimaan. Ne eivät ehkä hetkahda pienestä rasituksesta, mutta veren rasva- ja sokeriarvot saattavat parantua merkittävästi. Siksi liikuntaa voi suositella kaikille.

Kysely

Onko liikunta tuskien tie?

Tutustu sisältöön ja lue uusi lehti digilehdet.fi:ssä.

 

Tieteessä 2/2018 

 

PÄÄKIRJOITUS

Kun viha vie

Vihapuhuja ratsastaa alkukantaisella reaktiolla.

 

PÄÄUUTISET

Unissa puhutaan rumia

Myöntisen päiväminän takaa kurkkii
kielteinen yöminä – hyvästä syystä.

Alienkivi on yksi miljoonista

Tähtienvälisiä asteroideja syöksyy
aurinkokunnan läpi jatkuvasti.

Nykyihminen seikkaili
ulos Afrikasta useita kertoja

Yhden ulostulon malli ei enää mitenkään
istu Aasian löytöihin.

Korallit kalpenevat kiihtyvää tahtia

Lämpenevät vedet riistävät
polyypilta elintärkeän kumppanin.

 

ARTIKKELIT

Migreeni vyöryy aivorungosta

Kun sähköt sekoavat hermokeskuksessa,
kipuviestit kiihdyttävät aivot hälytystilaan.

Esinisäkkäät
Maailman valtiaat ennen dinosauruksia

Kehitys kohti meitä käynnistyi jo silloin,
kun maapallon mantereet olivat vielä yhtä.

Siittiöt hukassa

Enää hälytyskellot eivät kilise van kumisevat.
Miesten siittiömäärät ovat romahtaneet.

James Bond
Harmaa agentti hurmasi maailman

Vastoin odotuksia huomaamaton vakooja sai
valtavan huomion. Kohu teki fiktiosta faktaa.

Liikenne jättää tiet

Visio on villi muttei utopiaa. Jokainen sopiva
maapala tarvitaan luonnolle ja ruoalle.

Ennen paras mies oli poikamies

Naiset ja seksi eivät ole aina olleet miehen mitta.
Elämän tärkeät asiat löytyivät pitkään toisaalta.

 

TIEDE VASTAA

Voiko pissa jäätyä kaarelle?

Haudataanko vainajat ilmansuuntien mukaan?

Mikä on puujalkavitsi?

Miksi kuusi kestää lumen painon?

Miten norppa löytää takaisin avannolle?

Voiko avaruusaseman palauttaa Maahan?

 

KIRJAT

Oma dna kantaa suvun historiaa

Marja Pirttivaara teki suomalaisille sukututkijoille uudenlaisen kätevän oppaan.

 

KUVA-ARVOITUS

Klassikkopalsta

kutsuu lukijoita tulkitsemaan kuvia lehden Facebook-sivustolle: facebook.com/tiede.fi

 

OMAT SANAT

Valoa kohti

Entisinä aikoina kantasana tarjosi myös lämpöä.

 

Jos olet Sanoman jonkin aikakauslehden tilaaja, voit lukea uusimman numeron jutut Sanoman Digilehdet-palvelussa.

Ellet vielä ole ottanut tilaukseesi kuuluvaa digiominaisuutta käyttöön, tee se osoitteessa https://oma.sanoma.fi/aktivoi/digilehdet. Aktivoinnin jälkeen pääset kirjautumaan suoraan digilehdet.fi-palveluun.