Prawda

Piątek, 29 marca 2024 - 02:32

« Poprzedni Następny »


Jak kolibry odzyskały utracone przez ptaki odczuwanie słodyczy


Ed Yong 2014-09-19


Pierwszym ptakiem, którego sekwencja genomu została całkowicie poznana w 2004 roku była kura domowa. W jej DNA odkryto coś dziwnego - a właściwie brak czegoś. W genomie brakowało genu zwanego T1R2, odpowiedzialnego u nas i wszystkich innych saków za odczuwanie słodkiego smaku pokarmu. Kury, jak się wydaje, nie mogą poczuć smaku słodyczy.

Nie są w tym osamotnione. Maude Baldwinz Unwersytetu Harvarda i Yasuka Toda z Uniwersytetu w Tokio przyjrzeli się genomom 10 różnych ptaków od sokołów do ziarnojadów oraz od kaczek do gołębi. Żaden ze zbadanych ptaków nie miał genu T1R2. Natomiast ten gen występuje u aligatorów, a są one jednymi z najbliższych żyjących krewnych ptaków. Tak, więc wygląda na to, że ptaki, które wyewoluowały z małych dinozaurów, przestały lubić słodycze.


A co z kolibrami?


Kolibry żywią się głównie nektarem, słodką cieczą produkowaną przez rośliny. Przepadają za nektarem im słodszym tym lepiej; co więcej pogardzają kwiatami, których nektar nie jest wystarczająco słodki. Chociaż nie mają genu T1R2, tym niemniej bez wątpliwości umieją odczuwać smak cukru.


Baldwin i Toda zaczęli szukać w pobliżu: odkryli dwa inne geny zmysłu smaku, które zwykle służą do odróżniania pikantnych przysmaków. Na języku kolibra receptory te rozróżniają także słodki smak.


Większość kręgowców ma trzy geny zmysłu smaku: T1R1, T1R2 i T1R3. Każdy z nich powoduje tworzenie białka o tej samej nazwie, białka zaś łączą się w pary. T1R2 i T1R3 łącząc się tworzą receptor rozróżniający cząsteczki cukru. Gdy cukier przylgnie do jednej z nich, uruchamia reakcję łańcuchową zakończoną sygnałem przekazywanym do mózgu - sygnałem informującym o spożyciu czegoś słodkiego. T1R3 może łączyć się z T1R1 tworząc receptor aminokwasów - co umożliwia nam rozpoznawanie smaku pikantnego lub „umami”.


Zespół rozważał, czy jeżeli kolibry utraciły T1R2, być może w zamian receptory smaku słonego T1R1-T1R3 mogą wykrywać cukry. Przetestowali hipotezę na koliberku żarogłowym. Okazało się, że mają rację. Receptor wykrywa proste cukry, takie jak glukoza i fruktoza, oraz pewne słodziki jak sorbitol i erytrytol. Nadal może wykrywać aminokwasy*; po prostu w ciągu ostatnich około 42 do 72 milionów lat uzyskał nową zdolność obok wcześniejszej.


W tym czasie obydwa białka uległy dramatycznej zmianie. Białka zbudowane są z łańcuchów aminokwasów, a wersje T1R1 i T1R3 u kolibrów mają wiele innych wiązań w porównaniu z ich odpowiednikami występującymi u kur. Aby dowiedzieć się, które z tych różnic są ważne zespół połączył wersje pochodzące od kolibra i kury w różnych kombinacjach, a następnie przetestował ich reakcje na cukry.


Zidentyfikowano 19 aminokwasów, rozproszonych w jednej części T1R3, które uległy zmianie podczas ewolucji kolibrów, tworzących kształt białek i pozwalających im na przyleganie do cukrów tak samo jak do aminokwasów. Baldwin uważa, że ważnych jest wiele więcej mutacji - gdyż zespół skoncentrował się tylko na tylko jednym, małym odcinku pochodzącym od jednego z dwóch partnerów. Nie był to prosty krok ewolucyjny. A nadzwyczaj skomplikowany zestaw kroków.


Wiele zwierząt utraciło jeden lub więcej z trzech genów T1R. Panda wielka utraciła T1R1; pikantne smaki mogą dla ciebie nie istnieć, gdy żywisz się tylko bambusem. Koty, wydry orientalne, hieny cętkowane, lwy morskie, delfiny, i wampiry (nietoperze) wszystkie z nich mają uszkodzone wersje T1R2 i nie mogą posmakować słodyczy - prawdopodobnie dlatego, że nie jedzą nic innego oprócz mięsa (lub krwi). Utrata genu smaku nie jest niezwykła.


Z drugiej strony, uzyskanie dodatkowego genu jest bardzo rzadkie. Oprócz kilku ryb, nie znamy żadnych kręgowców, które powiększyły swoje podstawowe trio. Jest to trochę dziwne, pamiętając, że geny dotyczące zapachu bardzo chętnie duplikują się i różnicują. Wspomniane zmysły są zasadniczo takie same - oba smak i zapach - obejmują białka wykrywające substancje chemiczne występujące w środowisku. Niemniej geny zapachu różnicują się jak głupie a geny smaku (lub przynajmniej te dotyczące słodyczy i rzeczy pikantnych) nie. Nikt nie wie dlaczego. Nie wydaje się także, by geny pozyskiwały nowe funkcje - kolibry stanowią pierwszy przykład takiego przypadku. Według naszej wiedzy jest to ich unikalna właściwość - odczuwanie słodyczy po utracie tej cechy przez przodków.


Dlaczego? Być może jest to proste pytanie: nektar jest bogatym źródłem energii, a odczuwanie słodyczy umożliwia kolibrom skutecznie ją pozyskiwać.


Ważniejszym pytaniem być może jest: jak? Łatwo pomyśleć, że gdy kolibry rozpoczęły picie nektaru ich receptory smaku szybko wyewoluowały w kierunku lepszego ich odczuwania. Ale jeżeli przodkowie kolibrów nie odczuwali słodyczy, dlaczego w ogóle zaczęli pić nektar? „Jest to fantastyczne pytanie i dociera do sedna wielu dyskusji, jakie prowadziłam” odpowiada Baldwin. Oto, co według niej, się wydarzyło.


Najbliższymi żyjącymi krewnymi kolibrów są jerzykowate (jerzyki). Kolibry używają krótkich, obracających się skrzydeł do unoszenia w powietrzu w pobliżu kwiatów i picia nektaru; jerzyki używają długich, ostro zakończonych skrzydeł do latania w  otwartej przestrzeni w poszukiwaniu owadów. Dzięki pewnym ostatnio odkrytym skamieniałościom, wiemy że obie grupy pochodzą od przodków, którzy dysponowali oboma cechami - miały budowę bardziej zbliżoną do jerzyków, lecz z krótszymi skrzydłami wielkości skrzydeł kolibrów. Prawie na pewno żywiły się owadami.


Baldwin sądzi, że niektóre z tych ptaków zaczęły spędzać czas niedaleko kwiatów łapiąc siadające na nich owady. Być może zaczęły zawisać w powietrzu, by skuteczniej chwytać tych gości (dzisiejsze kolibry nadal łapią owady jako uzupełnienie diety). Jeżeli ta zmiana doprowadziła do stałego kontaktu ptaków z kwiatami, mogła spowodować pewne zmiany ewolucyjne. Następnie, osobniki ze zmianami w T1R1 i T1R3 mogły nieznacznie odczuwać cukier i mogły trochę pić występującego w pobliżu nektaru. Nektar zapewniał substancje odżywcze, tak że osobniki sporadycznie pijące nektar rozwijały się lepiej od swoich rówieśników. To spowodowało presję ewolucyjną na szybszą zmianę białek. „Nie wiadomo jak to się zaczyna” mówi Baldwin. „,Ale gdy się rozpocznie, selekcja wzmacnia działanie dając silniejszy efekt”.


Chwilowo są to tylko domysły, które wymagają potwierdzenia - być może dzięki znalezieniu większej ilości skamieniałości wczesnych kolibrów. W międzyczasie zespół pracuje razem z innymi naukowcami nad tym, czy inne ptaki jak lorysy (gatunek papug), czy też ptaki jedzące miód, które także piją nektar, w podobny sposób odtworzyły zmysł smaku cukru.


Naukowcy chcą także wiedzieć, jaka była kolejność 19 mutacji prowadzących do odtworzenia odczuwania smaku słodyczy u kolibrów. Czy pojawiły się w tym samym czasie, czy w seriach? Czy wszystkie rozwinęły się bezpośrednio do wykrywania cukru? To jest nieprawdopodobne. Niektóre mogły stabilizować białka, by mutacje przetrwały. Niektóre z początku mogły być nieistotne, lecz utorowały drogę do późniejszych zmian adaptacyjnych.


Istnieją metody umożliwiające rozwiązanie powyższych problemów. Wiele grup wypracowało metody rekonstrukcji sekwencji aminokwasów w pradawnych białkach w oparciu o sekwencję u dzisiejszych ich potomków. Mogą odtworzyć te cząsteczki swoich przodków wskrzeszając je miliony lat po ich ostatnim występowaniu. Zespół może spróbować tego w przypadku receptorów smaku kolibrów, odtwarzając ponownie kroki od smaku słonego (pikantnego) do słodko-słonego. „Może to odpowiedzieć na największe pytanie biologii ewolucyjnej” uważa Baldwin.


* Kolibry mogą reagować zarówno na smak słodki jak i umami, lecz nie wiadomo, czy umieją je rozróżnić. Być może w ich odczuciu smakują one tak samo.


Odniesienie:
Baldwin, Toda, Nakagita, O’Connell, Klasing, Misaka, Edwards & Liberles. 2014. Evolution of sweet taste perception in hummingbirds by transformation of the ancestral umami receptor. Science http://dx.doi.org/10.1126/science.1255097

Więcej o kolibrach:

 

Birds Lost Their Sweet Tooth, Hummingbirds Got Theirs Back

Phenomena: Not Exactly Rocket Science

Tłumaczenie Elżbieta Pląskowska



Ed Yong 


Mieszka w Londynie i pracuje w Cancer Research UK. Jego blog „Not Exactly Rocket Science” jest próbą zainteresowania nauką szerszej rzeszy czytelników poprzez unikanie żargonu i przystępną prezentację.
Strona www autora


Skomentuj Tipsa en vn Wydrukuj




Komentarze
1. smak pikantny? wtf? longley 2014-09-21


Nauka

Znalezionych 1469 artykuły.

Tytuł   Autor   Opublikowany

Jak małpy człekokształtne (włącznie z ludźmi) straciły swoje ogony   Coyne   2024-03-26
Ale najpierw kawa   Tonhasca Júnior   2024-03-21
Ideolodzy: dlaczego nauczanie genetyki musi mieć charakter społeczno-polityczny   Coyne   2024-03-19
Przepływ genów od neandertalczyków i denisowian do ludzi „współczesnych” i odwrotnie   Coyne   2024-03-14
Wejdź – skoro nalegasz   Tonhasca Júnior   2024-03-09
Czy “bezpłciowe” bakterie tworzą biologiczne gatunki?   Coyne   2024-03-06
Carl Zimmer o gatunkach i ochronie     2024-02-29
Kolejna błędna próba skorygowania ewolucji   Coyne   2024-02-22
Ryjący w ziemi przedsiębiorcy   Tonhasca Júnior   2024-02-15
Olbrzymie armie o niezliczonych umiejętnościach    Tonhasca Júnior   2024-02-08
Wejdź, powiedziała, dam ci schronienie przed burzą   Tonhasca Júnior   2024-01-15
Czy ludzie wyewoluowali w wodzie?   Coyne   2024-01-08
Jak upadają wielcy   Tonhasca Júnior   2024-01-04
Oczy reniferów zmieniają kolor, żeby łatwiej im było dostrzec jadalne porosty   Coyne   2023-12-30
Życzliwi przestępcy   Tonhasca Júnior   2023-12-28
Conor Friedesdorf (i Alexander Barvinok) o ideologicznym przymusie na amerykańskich uczelniach   Coyne   2023-12-26
Zdumiewający manipulatorzy   Tonhasca Júnior   2023-12-25
Nie gryzie się ręki, która cię zapyla   Tonhasca Júnior   2023-10-19
Rewolucja komunikacyjna   Hannam   2023-10-18
BBC szerzy propagandę rolnictwa organicznego, a biedni na świecie cierpią   i Kathleen Hefferon   2023-10-13
Niezwykły przypadek koewolucji i specyficzności zapylacz/storczyk   Coyne   2023-10-07
Płeć męska lub żeńska: nie ma nic pomiędzy   Elliot   2023-10-03
Myślenie intuicyjne i analityczne   Novella   2023-09-29
„Kryzys klimatyczny” to mistyfikacja   Williams   2023-09-25
Jak (i dlaczego) ośmiornica edytuje swój RNA   Lewis   2023-09-23
„Najbardziej znany zabójca ludzi”: jakie są prawdziwe początki XIV-wiecznej Czarnej Śmierci?   Lewis   2023-09-15
Do jakiego stopnia pary mają wspólne cechy?   Novella   2023-09-14
Kenia daje zielone światło 58 projektom GMO – naukowcy na całym świecie kontynuują badania w dziedzinie biotechnologii, mimo procesów sądowych i dezinformacji   Ombogo   2023-09-08
Lancet atakuje anty-przebudzenie, a czytelnik odpowiada   Coyne   2023-08-24
Więcej wyrafinowanej teologii: uczony religijny zastanawia się, czy neandertalczycy mieli nieśmiertelne dusze   Coyne   2023-08-16
Aktywiści anty-GMO w Afryce szerzą mity i strach, ale nie przedstawiają żadnych naukowych dowodów   Abutu   2023-08-14
Mało znana strona ryjkowców   Tonhasca Júnior   2023-08-11
Dlaczego nie można być osobą transrasową?   Coyne   2023-08-10
Walka z malarią za pomocą inżynierii genetycznej   Novella   2023-08-08
Jak restrykcje Unii Europejskiej podsycały głosy przeciwko GMO, jak również głód na globalnym Południu, a zwłaszcza w Afryce   Oria   2023-08-02
Nieznośni mali pomocnicy   Tonhasca Junior   2023-07-29
Macedońskie skarby   Tonhasca Júnior   2023-07-26
GMO i motyle   Novella   2023-07-25
Narzucanie ideologii naturze: Kew Garden celebruje „rośliny queer”   Coyne   2023-07-24
Smak miesiąca   Tonhasca Júnior   2023-07-20
Kłopoty na wylocie   Szczęsny   2023-07-18
Ideologiczne podważanie biologii   i Luana S. Maroja   2023-07-17
Role mężczyzn i kobiet w polowaniu, raz jeszcze   Coyne   2023-07-15
David Hillis o specjacji   Coyne   2023-07-13
Niechętni dawcy i pracowici biorcy   Tonhasca Júnior   2023-07-08
Grube problemy z jelitem   Szczęsny   2023-07-07
Badaczka z Leakey Foundation twierdzi, że kości orangutanów mówią nam, że biologiczna płeć jest spektrum, a nie binarna   Coyne   2023-06-30
Przez dziurkę od klucza   Szczęsny   2023-06-24
Nowa (nie podparta żadnymi dowodami) hipoteza, która eliminuje role płciowe w społecznościach łowców-zbieraczy   Coyne   2023-06-22
Błędne wyobrażenia o ewolucji   Coyne   2023-06-16
Influencerzy z podziemia   Tonhasca Júnior   2023-06-13
Jak wyewoluowało ubarwienie ostrzegawcze?   Coyne   2023-06-12
„San Francisco Chronicle” bardzo myli się w sprawie biologicznej płci   Coyne   2023-06-09
Kolczasty problem   Tonhasca Júnior   2023-06-06
Wpaść w amok. Empiryczna analiza szaleńczych zabójstw pokazuje, że wyłaniają się dwa różne wzorce.   King   2023-06-03
Błędna krytyka genetycznych testów na pochodzenie   Coyne   2023-06-02
Zdatny do lotu   Tonhasca Júnior   2023-06-01
‘Raniąca’ idea merytorycznych podstaw nauki    i Jerry Coyne   2023-05-29
Główny problem w filogenezie zwierząt wydaje się być rozwiązany   Coyne   2023-05-26
Americana   Tonhasca Júnior   2023-05-24
Czy uprawa jabłek odzwierciedla bigoterię?   Coyne   2023-05-18
Kenia: Musimy zająć się brakiem bezpieczeństwa żywnościowego, ale najpierw musimy położyć kres dezinformacji na temat upraw modyfikowanych genetycznie   Oria   2023-05-16
Czytanie myśli z fMRI i AI   Novella   2023-05-05
Jest lepiej niż myślisz   Lomborg   2023-05-03
Dwudziestu dziewięciunaukowców publikuje artykuł w obronie merytorycznych podstaw w nauce     2023-05-01
Niewygodna historia   Ferguson   2023-04-28
Biologia rezygnacji z działania: kiedy kontynuować, a kiedy spasować   Coyne   2023-04-26
Porywacze ciał   Tonhasca Júnior   2023-04-25
Porażka jest kluczowym składnikiem innowacji   Ridley   2023-04-22
Używanie roślin jako biofrabryk   Novella   2023-04-14
Dawno zmarli przemawiają do nas   Tonhasca Júnior   2023-04-12
Wątpliwi pomocnicy    Tonhasca Júnior   2023-04-08
Uganda: aktywiści przeciwni biotechnologii szerzą dezinformację   Wetaya   2023-04-05
Anglia pozwala na uprawy poddane edycji genów   Novella   2023-04-03
Recenzja z książki  Can “The Whole World” Be Wrong?   Rose   2023-04-01
Psychologia ewolucyjna dla początkujących   Coyne   2023-03-27
“Konwergentna” ewolucja mrówek grzybiarek Starego i Nowego świata   Coyne   2023-03-23
Gigantyczna armia małych zabójców   Tonhasca Júnior   2023-03-22
Colin Wright broni binarności płci u zwierząt   Coyne   2023-03-15
AI: gorąca randka z “Sydneyem ”   Gotefridi   2023-03-15
Zmienić język w ekologii i biologii ewolucyjnej! Przykład anemii sierpowatej   Coyne   2023-03-13
Wzrost liczby nieobecnych ojców i towarzyszące temu społeczne problemy   Geary   2023-03-11
No pasarán    Tonhasca Júnior   2023-03-04
Dezinformacja o GMO: Kenijczykom będzie trudno podejmować racjonalne decyzje i to może kosztować życie   Mykonyo   2023-02-24
Twardy kwiat do zgryzienia    Tonhasca Júnior   2023-02-22
ChatGPT niemal zdaje lekarski egzamin końcowy   Novella   2023-02-21
“Rogi” trylobitów mogły być używane jako broń w walkach między samcami   Coyne   2023-02-15
Postmodernizm obnażony   Dawkins   2023-02-14
Powody naszych wierzeń. Jak i dlaczego irracjonalność trzyma nas w swoich szponach i jak możemy z tym walczyć?   Pinker   2023-02-13
Kiedy zapada noc i ziemia jest ciemna   Tonhasca Júnior   2023-02-10
W nowej książce jest słuszna krytyka idei, że są lepsze i gorsze gatunki, ale jest także błędne twierdzenie, że gatunki nie są realne   Coyne   2023-02-06
Kolczatki wydmuchują bąbelki śluzu z nosa, żeby się ochłodzić   Coyne   2023-02-02
Mali i zręczni influencerzy   Tonhasca Júnior   2023-01-31
Dowody na ewolucję: Bezwłose zwierzęta mają martwe geny na sierść   Coyne   2023-01-23
Krew, znój, łzy i pot   Tonhasca Júnior   2023-01-19
Bąkojady czyszczą nosorożce   Coyne   2023-01-18
Mózg używa geometrii hiperbolicznej   Novella   2023-01-16
O wspaniały nowy świecie   Tonhasca Júnior   2023-01-12
Ciepło zabija. Zimno zabija wielu więcej   Jacoby   2023-01-09
Po co badać przestrzeń kosmiczną?   Jacoby   2023-01-04

« Poprzednia strona  Następna strona »
Polecane
artykuły

Lekarze bez Granic


Wojna w Ukrainie


Krytycy Izraela


Walka z malarią


Przedwyborcza kampania


Nowy ateizm


Rzeczywiste łamanie


Jest lepiej


Aburd


Rasy - konstrukt


Zielone energie


Zmiana klimatu


Pogrzebać złudzenia Oslo


Kilka poważnych...


Przeciwko autentyczności


Nowy ateizm


Lomborg


„Choroba” przywrócona przez Putina


„Przebudzeni”


Pod sztandarem


Wielki przekret


Łamanie praw człowieka


Jason Hill


Dlaczego BIden


Korzenie kryzysu energetycznego



Obietnica



Pytanie bez odpowiedzi



Bohaterzy chińskiego narodu



Naukowcy Unii Europejskiej



Teoria Rasy



Przekupieni



Heretycki impuls



Nie klanial



Cervantes



Wojaki Chrystusa


Listy z naszego sadu
Redaktor naczelny:   Hili
Webmaster:   Andrzej Koraszewski
Współpracownicy:   Jacek, , Małgorzata, Andrzej, Henryk