Кошки сохранили множество функциональных рецепторов горького вкуса
Согласно новому исследованию Центра Монелла, у кошек есть как минимум семь функциональных рецепторов горького вкуса. Сравнение с родственными видами, имеющими разные пищевые привычки, показывает, что между количеством горьких рецепторов и степенью потребления растения в рационе вида, по-видимому, нет сильной связи. Эти выводы ставят под сомнение распространенную гипотезу о том, что горький вкус развился в первую очередь для защиты животных от проглатывания ядовитых растительных соединений.
«Альтернативные физиологические роли горьких рецепторов могут быть важной движущей силой, формирующей их количество и функцию. Например, недавние связанные с Монеллом исследования показывают, что горькие рецепторы также участвуют в защите от внутренних токсинов, включая бактерии, связанные с респираторными заболеваниями», — сказал автор исследования Гэри Бошамп, доктор философии, поведенческий биолог из Монелла.
Ученые предполагают, что чувство вкуса эволюционировало, чтобы животные могли принимать критическое решение о том, является ли потенциальная пища питательной или потенциально вредной. Например, считается, что сладкий вкус сигнализирует о наличии сахаров — важного источника энергии. Аналогично, ученые давно предполагали, что горький вкус развился как защитный механизм для обнаружения потенциально вредных токсинов, обычно содержащихся в растениях.
В поддержку гипотезы о сладком вкусе ученые Монелла ранее обнаружили, что как домашние, так и дикие кошки не способны ощущать сладкие соединения. Эта неспособность отражает повреждение гена рецептора сладкого вкуса. Исследователи предположили, что строго плотоядные кошки утратили способность ощущать сладость, поскольку у них нет необходимости обнаруживать сахара.
Дополнительные данные от Монелла показали, что другие исключительно плотоядные млекопитающие, включая морских львов и пятнистых гиен, также утратили способность ощущать сладкий вкус.
В текущем исследовании, опубликованном в журнале PLOS ONE с открытым доступом, использовалась аналогичная логика, чтобы выяснить, сохранили ли кошки, которые обычно не едят растения, способность ощущать горький вкус.
В отличие от сладкого вкуса, который имеет только один или, возможно, два разных типа рецепторов, количество функциональных типов рецепторов горького вкуса — тех, которые способны реагировать на горькие соединения — сильно варьируется у разных видов.
Если обнаружение горечи эволюционировало для выявления растительных токсинов, ученые ожидали бы найти меньше функциональных горьких рецепторов у строго плотоядных животных, таких как кошки, и больше — у родственных видов, которые едят больше растений.
В ходе исследования ученые сначала изучили ДНК домашних кошек и идентифицировали 12 различных генов рецепторов горечи.
Затем ученые Монелла оценили, кодируют ли эти гены функциональные рецепторы горечи. Для этого они внедрили последовательность гена каждого рецептора в культивируемые клетки, а затем проверили клетки, чтобы определить, активируются ли они одним или несколькими из 25 различных горьких химических веществ.
Используя этот метод, исследователи подтвердили, что по крайней мере 7 из 12 идентифицированных генов рецепторов горечи кошек являются функциональными, то есть они способны обнаруживать хотя бы одно горькое химическое вещество. Остальные пять рецепторов могут реагировать на горькие соединения, которые не тестировались, поэтому без дополнительных исследований невозможно определить их функциональный статус.
Чтобы получить сравнительную перспективу взаимосвязи между диетой и функцией горьких рецепторов, исследователи использовали ранее опубликованные данные для сравнения количества типов горьких рецепторов у кошек с таковым у родственных видов. По сравнению с 12 рецепторами, идентифицированными у кошки, у собаки (15 рецепторов), хорька (14), большой панды (16) и белого медведя (13) было схожее количество горьких рецепторов. Как и кошки, эти виды принадлежат к отряду хищных (Carnivora). Однако они значительно различаются по рациону: от строго плотоядных (кошка) до всеядных (собака) и исключительно растительноядных (большая панда).
Таким образом, в отличие от сладких рецепторов, которые, по-видимому, нефункциональны у многих исключительно плотоядных видов хищных, между количеством горьких рецепторов и степенью потребления растения в рационе вида хищных, по-видимому, нет сильной связи.
Тем не менее, остается возможным, что горький вкус может иметь защитную функцию, связанную с пищевым поведением. «Например, горький вкус может существовать для минимизации потребления токсичных соединений из кожи и других компонентов определенных видов добычи, таких как беспозвоночные, рептилии и амфибии», — говорит Бошамп.
С положительной стороны, результаты исследования горечи могут иметь приятный эффект для домашней кошки.
«Кошки известны как привередливые едоки, — сказал молекулярный биолог Монелла и ведущий автор исследования Пейхуа Цзян, доктор философии. — Теперь, когда мы знаем, что они могут ощущать разные виды горечи, наша работа может привести к созданию лучших рецептур кошачьего корма, которые устранят неприятный горький привкус, связанный с определенными вкусами и питательными веществами».