Генетические доказательства потери трех основных вкусов у пингвинов

Исследование генетики пингвинов под руководством Мичиганского университета показало, что эти нелетающие водоплавающие птицы потеряли три из пяти основных вкусов позвоночных — сладкий, горький и умами (мясной, бульонный) — более 20 миллионов лет назад и так и не восстановили их.

Поскольку пингвины питаются рыбой, потеря вкуса умами особенно загадочна, отмечает руководитель исследования Цзяньчжи "Джордж" Чжан, профессор факультета экологии и эволюционной биологии.

Генетики подозревают, что сенсорные изменения связаны с древними событиями похолодания климата в Антарктиде, где возникли пингвины. Ведущая гипотеза заключается в том, что гены были утрачены после того, как низкие температуры Антарктиды нарушили вкусовое восприятие.

Генетические доказательства потери вкуса

Позвоночные обычно обладают пятью основными вкусами: сладкий, кислый, соленый, горький и умами. Исследователи изучили геномы адели и императорских пингвинов, а также образцы тканей хохлатого, златовласого и королевского пингвинов и восьми других близкородственных видов птиц.

Они обнаружили, что все пять видов пингвинов лишены функциональных генов рецепторов сладкого, умами и горького вкуса. В геномах адели и императорских пингвинов гены рецепторов умами и горького вкуса превратились в псевдогены — генетические последовательности, утратившие способность кодировать белки.

Геномы всех изученных непингвиньих птиц (цапель, зябликов, мухоловок, попугаев, ара, соколов, кур и крякв) содержат гены для вкусов умами и горького, но, как и ожидалось, лишены рецепторов сладкого вкуса.

"Полученные результаты убедительно свидетельствуют о том, что вкусы умами и горький были утрачены у общего предка всех пингвинов, тогда как сладкий вкус был потерян раньше".

Возможные причины и гипотезы

Пингвины возникли в Антарктиде после отделения от буревестниковых около 60 миллионов лет назад, а основные группы пингвинов разделились примерно 23 миллиона лет назад. Потеря вкуса, вероятно, произошла в течение этого 37-миллионного промежутка, который включал периоды резкого похолодания в Антарктиде.

Ведущий "подозреваемый" в этом деле — белок Trpm5, необходимый для передачи сигналов сладкого, умами и горького вкуса нервной системе. Исследования на мышах показали, что Trpm5 плохо функционирует при низких температурах.

У мышей белок Trpm5 также участвует в секреции инсулина и обнаружении феромонов. Если то же верно для пингвинов, то перед Trpm5 стоит дилемма работать одновременно при теплой температуре тела и при морозной температуре окружающей среды, что может быть невозможно. В таких случаях естественный отбор сохраняет более важную функцию, а менее важная приносится в жертву.

Анатомическое соответствие

Анатомическое исследование 1998 года четырех видов пингвинов не обнаружило вкусовых сосочков на их языках. Языки пингвинов обладают только одним типом лингвальных сосочков (выступов, удерживающих вкусовые рецепторы). Эти сосочки жесткие, острые и покрыты толстым роговым слоем, что указывает на их использование в первую очередь для захвата и удержания скользкой добычи.

"Их поведение (глотание пищи целиком), структура и функция языка предполагают, что пингвинам не нужно вкусовое восприятие, хотя неясно, являются ли эти черты причиной или следствием их основной потери вкуса".