Пінгвіни втратили здатність розрізняти більшу частину смаків
Генетики з університету Мічігану прийшли до висновку, що пінгвіни втратили здатність розрізняти три з п`яти основних смаків - солодкий, гіркий і умами (або смак м`яса). Причому втрата цієї здатності сталася більше 30 мільйонів років тому.
Так як пінгвіни ковтають видобуток цілими, не розжовуючи, вони не потребують сприйнятті смаків (фото John Landis / NSF, Wikimedia Commons).
Нагадаємо, що більшість хребетних здатні розрізняти п`ять основних смаків: солодкий, кислий, солоний, гіркий і умами. В останні 15 років вчені значно просунулися в розумінні молекулярних основ смакових відчуттів і отримали багато нових даних про генах смакових рецепторів. Це допомогло дослідникам зрозуміти смакові "здатності" тварин.
Так, в порівнянні з ссавцями, птиці вважаються вельми поганими дегустаторами. Частково це обумовлено тим, що на їх мовах розташоване менше смакових рецепторів і їм не вистачає зубів для пережовування (перемелювання і подрібнення) їжі.
Попередні генетичні дослідження показали, що ген, який відповідає за сприйняття солодкого смаку, відсутня в геномах всіх видів сучасних птахів. При цьому у колібрі, іволги і медоносних бджіл рецептори умами модифікувалися таким чином, що дозволяють тваринам сприймати солодкий смак.
У випадку з пінгвінами робота почалася з того, що китайські вчені впорядкували геноми імператорських пінгвінів і пінгвінів Аделі. Коли ж дослідники почали їх вивчати, з`ясувалося, що інформації про генах деяких смакових рецепторів в ДНК птахів чомусь немає. Тоді орнітологи Піднебесної звернулися до своїх американських колег із проханням допомогти з`ясувати, чи було відсутність генів результатом отримання неповної генетичної послідовності або ж це витівки еволюції.
Дослідники з США ще раз вивчили генетичні дані пінгвінів Аделі і імператорських пінгвінів, а також проаналізували зразки тканин антарктичних, чубатих і королівських пінгвінів, а потім ще восьми інших видів птаства не споріднених пінгвінам. Також в ході своєї наукової роботи вчені перевірили публічно доступні геноми 14 видів птахів (білих чапель, зябликів, папуг, соколів, курей, диких качок, мухоловок та інших).
Виявилося, що у всіх п`яти видів пінгвінів дійсно немає генів рецепторів солодкого, гіркого і умами смаків. У пінгвінів Аделі і імператорських пінгвінів залишилися псевдогени (генетичні послідовності, подібні генам, але не кодують білки) рецепторів умами і гіркого смаку. Тут варто зауважити, що часто псевдогени стають результатом накопичення декількох мутацій.
Вивчення геномів птахів, що не відносяться до сімейства пінгвінових, показало наявність генів рецепторів умами і гіркого смаку, а також очікувано підтвердило відсутність рецепторів солодкого смаку. Таким чином дослідники показали: пінгвіни з якихось причин втратили здатність відчувати три смаку з п`яти.
Сукупність усіх цих результатів вказує на те, що здатність відчувати умами і гіркий смак були загублені спільним предком всіх пінгвінів, в той час як здатність відчувати солодкий смак була втрачена ще раніше, пишуть автори дослідження в статті в журналі Current Biology.
Як відомо, літають водоплавні птахи харчуються в основному рибою, так що особливий подив викликало відкриття їх нездатності відчувати смак умами.
"Пінгвіни їдять рибу, тому логічно було б припустити, що вони володіють генами рецепторів умами, але з якоїсь причини це не так, - розповідає професор екології та еволюційної біології Цзяньчжу Чжан (Jianzhi Zhang) з університету Мічигану. - Ці результати виявилися несподіваними і загадковими, і точного пояснення для них у нас поки немає. Однак є кілька ідей".
Чжан підозрює, що втрата чуттєвих відчуттів у пінгвінів пов`язана з древніми кліматичними змінами - похолоданнями в Антарктиці, де і з`явилися ці незвичайні птахи. На думку вченого, найбільш ймовірна гіпотеза полягає в тому, що гени були загублені, так як холодні антарктичні температури заважали сприйняттю смаку.
Пінгвіни як окреме сімейство виникли в Антарктиді після відділення від трубконосих птахів близько 60 мільйонів років тому. Основні пологи пінгвінів були сформовані близько 23 мільйонів років тому. Втрата здатності відчувати смаки, швидше за все, сталася під час драматичного похолодання близько 37 мільйонів років тому.
Останню гіпотезу підтверджують дослідження, проведені на мишах. Вони показали, що білок TRPM5, який необхідний для сприйняття нервовою системою сигналів солодкого, гіркого і умами смаків і присутній у всіх хребетних, погано працює при низьких температурах. На думку Чжана, втрата смакових генів багато в чому пов`язана з цим незвичайним властивістю даного білка.
Що цікаво, у гризунів білок TRPM5 також бере участь в секреції інсуліну і виявленні феромонів. Якщо в організмі пінгвінів він виконує й інші функції, то виникає питання: чому це властивість, більш важливе для природного відбору, не було втрачено, незважаючи на вплив низьких температур.
Ще в 1998 році анатомічне дослідження чотирьох видів пінгвінів не знайшло смакові рецептори на їх мовах. Уже тоді біологами було висловлено припущення, що ці птахи гірше розрізняють смаки. Те ж дослідження показало, що на мовах пінгвінів присутній лише один тип сосочків - грибоподібних. На них же зосереджено більшість смакових рецепторів у людини (хоча на мові людей цілих чотири типи сосочків).
Сосочки пінгвінів жорсткі, гострі і покриті товстим роговим шаром. Швидше за все, мовою ці птахи користуються в основному для лову й утримання слизькій риби та іншої видобутку. Ці анатомічні дані відповідають результатам генетичного дослідження, однак вчені не знають, які зміни в процесі еволюції відбулися першими анатомічні або все ж сенсорні.
Пінгвіни заковтують свою їжу цілком, тобто, по суті, не мають потреби у смакову сприйнятті. Однак незрозуміло, чи було це наслідком або причиною втрати здатності відчувати деякі смаки.
Здатність відчувати кислий смак, ймовірно, збереглася для того, щоб тварини могли відрізнити свіжу їжу від зіпсованої.
