В процесі еволюції колібрі переплутали нектар з м`ясом
Колібрі, що харчуються нектаром, явно воліють солодку їжу, хоча теоретично не повинні. Як правило, у птахів відсутні рецептори, що відповідають за сприйняття солодкого смаку, так що він їх не приваблює.
Маленькі ультрашвидкі пернаті радикально відрізняються від побратимів і віддають перевагу напою богів. Колібрі постійно відчувають почуття голоду. Їх метаболізм гіперактивна, серце може битися 20 раз в секунду і часто, щоб залишитися в живих, їм доводиться з`їдати набагато більше своєї маси тіла.
Буває, що ці птахи випадково з`їдають і комах, але основний їх джерело їжі - нектар квітів, що досить нетипово для більшості пернатих.
Нове дослідження фахівців з Гарвардського університету показало: в певний момент еволюції у колібрі змінився їх рецептор смаку умами (смаку м`яса), ставши рецептором солодкого смаку.
Колібрі займають окрему екологічну нішу. Маленькі пташки живуть по всій Північній і Південній Америці - від високогірних лугів в Андах до тропічних лісів - і вони досить різноманітні. Всього сімейство включає більше 300 видів, а самостійна їх еволюція налічує 42 мільйони років. Саме стільки часу пройшло з тих пір, як еволюційна дорога птах-ласунів розійшлася з найближчим комахоїдним родичем.
Вчені давно були спантеличені тим фактом, що колібрі явно воліють солодку дієту, не маючи при цьому рецепторів, що відповідає за сприйняття цього смаку.
Колібрі, що харчується нектаром квіток мімози (фото George Grall, National Geographic Creative).
Більшість ссавців сприймають рослинні цукру завдяки роботі двох білків: T1R2 і T1R3. Смаковий рецептор, який виявляє умами (м`ясо, гриби), складається з білків T1R1 і T1R3.
Однак, після того як дослідники секвенували геном курки в 2004 році, виявилося, що у птаха просто не вистачає гена, який кодує T1R2 - один з найважливіших компонентів рецептора. Та ж картина була виявлена і в геномах інших птахів. Тобто, по суті, вони просто не відчувають солодкого смаку.
Коли вчені розшифрували геноми котів, левів, тигрів і гепардів, тобто справжніх хижаків, які також не відчувають солодкого смаку, вони виявили в організмі цих видів псевдоген (нефункціонуючий ген, який втратив свій творчий хист кодувати білки). Він відповідав за сприйняття солодкого смаку рецепторами. Але в геномі птахів не було навіть такого псевдогена.
Щоб з`ясувати, чому все-таки колібрі воліють нектар, докторант еволюційної біології Мод Болдуін (Maude Baldwin) і її колеги клонували гени смакових рецепторів T1R1, T1R2 і T1R3 з всеїдних курей, комахоїдних стрижів і колібрі. Потім дослідники перевірили, як білки смакових рецепторів, вироблені цими генами, реагували на різні аромати в пробірках.
Рецептори курей і стрижів продемонстрували явну реакцію на амінокислоти, які відповідають за смак умами. Рецептори колібрі в свою чергу майже не стимулював смак умами, зате вони відреагували на солодкі аромати вуглеводів.
Щоб знайти молекулярну основу такого відмінності, Болдуін і її команда створили гібриди смакових рецепторів за допомогою різних частин рецепторів колібрі і курок. Виявилося, що шляхом мутаційних модифікацій курячого рецептора в 19 різних місцях його можна змусити реагувати на солодощі. Однак дослідники підозрюють, що існує ще кілька мутацій, які сприяли змінам в сприйнятті смаків у колібрі.
Подальші дослідження показали, щоб ці поправки могло виникнути в процесі еволюції, як у колібрі, так і у інших харчуються солодкими продуктами птахів (наприклад, у іволги, яка любить ягоди, або у медолюбові птахів). Чому птахи втратили свої рецептори, що відповідають за сприйняття солодкого смаку, до сих пір не ясно. Але, швидше за все, це сталося через те, що солодка їжа зникла з їхнього раціону.
"Птахи є нащадками хижих динозаврів, так що, можливо, цей ген був втрачений на ранній стадії", - Вважає Болдуін. - Однак змінений смакової рецептор - не єдиний дивовижний аспект біології колібрі. Є безліч поведінкових і фізіологічних змін, які виділили колібрі з основної маси птахів: наприклад, невеликий розмір тіла і зміни в формі крила, які дозволяють їм парити не так, як інші родичі".
Наукова стаття Болдуін і колег була опублікована в журналі Science.
