Чому колібрі люблять солодке?

Обмін речовин відрізняється неймовірною швидкістю, навіть за пташиними мірками. І зрозуміло, чому - досить подивитися, з якою швидкістю ці махають крилами. Якщо виміряти серцевий ритм колібрі, то виявиться, що їхнє серце може битися зі швидкістю 20 ударів на секунду. Така фізіологія вимагає постійного припливу палива, тобто поживних речовин, і, хоча колібрі можуть ловити комах, основу їх раціону становить квітковий нектар, багатий на цукри. У харчовому відношенні це справді унікальний вибір – більше ніхто з птахів нектар так і не «освоїв».

Колібрі досягли непоганого еволюційного успіху: понад 300 їх видів поширилися Північною та Південною Америками, від тропічних вологих лісів до високогірних територій на схилах Анд. Однак для того, щоб зробити вибір на користь солодкого, багатого на вуглеводи, енергоємного нектару, колібрі повинні б відчувати його солодкий смак. І ось тут криється одна з найбільших еволюційних та генетичних загадок: рецепторів солодкого смаку у птахів немає.

Відомо, що основних смаків всього п`ять: гіркий, кислий, солодкий, солоний та смак умами, або, як його ще називають, смак білкових речовин. Для кожного є свій тип рецепторів. Наприклад, у звірів смак солодких вуглеводів виникає завдяки рецепторним білкам T1R2 та T1R3, а смак умами «відчують» білки T1R1 і знову T1R3. Але коли в 2004 році секвенували геном курки, в ньому не виявили жодних слідів гена T1R2, без якого рецептор не може відчути солодке. Не виявилося його та в інших пташиних геномах. T1R3 був, але одного його, без партнера T1R2, для сприйняття солодкого смаку недостатньо. До речі, кішки теж не відчувають солодкого, проте в їхньому геномі є нефункціональний «ген солодкого смаку», який колись працював, а тепер – ні. Але у птахів навіть такий варіант відсутній. І тоді постає питання, як колібрі змогли полюбити солодке, якщо вони його не відчувають?

Розгадати загадку спробували дослідники з Гарварду разом із колегами з Токійського університету. Вони вирішили безпосередньо перевірити, як білки смакових рецепторів птахів будуть реагувати на той чи інший смак. Для цього клітини, в яких синтезувалися рецепторні білки для смаку умами (T1R1 і T1R3), обробляли різними смаковими подразниками- гени білків були взяті від курей, колібрі і від яких, як вважається, колібрі відбулися.

Виявилося, що рецептори курей та стрижів активно реагують на смак умами, або смак білка. А ось у колібрі той же рецептор погано відгукувався на смак білка, зате активно реагував на вуглеводи. Тобто у колібрі смаковий рецептор, можна сказати, змінив спеціалізацію. Очевидно, сталося це завдяки мутаціям - автори роботи експериментально нарахували 19 мутацій, які могли б звернути курячий рецептор умами до солодкого смаку, але насправді їх може бути більше, і щоб всі їх визначити, потрібно докладно досліджувати самі рецепторні білки колібрі.

Отримані результати не просто повідомляють нам щось нове про дивовижні колібрі та їх еволюцію. Історія про те, як смаковий рецептор раптом став не тим, чим здавався досі, ще раз вказує на важливість комплексного дослідження того чи іншого гена - мало знати його послідовність та генеалогію, потрібно ще й безпосередньо досліджувати функцію білка, інформація про який міститься в гені.

Кирило Стасевич
https://www.nkj.ru/