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Science:蜂鸟使用转变的味觉受体重新获得识别糖的能力

摘要 : 美国哈佛大学、日本东京大学等处的研究人员在新研究中报告说,蜂鸟的T1R1-T1R3经过适应后重新获得了在其它鸟类中丧失的对甜味的感知能力。这一修改可帮助蜂鸟检测花蜜,与其它鸟相比,这一变化可让它们探索一种独特的环境生境。相关文章发表于2014年8月22日的《Science》杂志上。

 Science:蜂鸟使用转变的味觉受体重新获得识别糖的能力

据新的研究报道,蜂鸟用一种转变的味觉受体来发现糖;在所有其它脊椎动物中的这种受体都被用来发现该种甘美的味道。这一修改可帮助蜂鸟检测花蜜,与其它鸟相比,这一变化可让它们探索一种独特的环境生境。

在脊椎动物中,对糖和氨基酸的反应分别需要独特的味觉受体分子。T1R2-T1R3味觉受体可发现甜味(如基于植物碳水化合物的糖),而T1R1-T1R3的变体则可发现美味的或氨基酸味道(如肉中的那些味道)。在演化的一路上,鸟类——包括蜂鸟的祖先失去了编码T1R2——它是甜味受体的一部分——的基因。因此,鸟类似乎应该无法识别甜味,但科学家们在看到蜂鸟涌向花蜜时知道情况并非如此。

为了解释这一行为的基础,Maude Baldwin等人对十种鸟——包括蜂鸟——的全部基因组序列进行了审查,他们在寻找分别编码不甜的受体与甜味受体成分的基因。正如预期的,他们只发现了前者。为了确认在蜂鸟中不甜味道受体成分是否已经改变以接管对糖的敏感性,Baldwin等人在体外表达了鸡和蜂鸟的非甜味受体成分(T1R1-T1R3)并观察它们对氨基酸和糖的反应。虽然鸡的受体仅对氨基酸起反应,但蜂鸟的变异受体则对糖也起反应。

研究人员提出,蜂鸟的T1R1-T1R3经过适应后重新获得了在其它鸟类中丧失的对甜味的感知能力。文章的作者说,这让蜂鸟能食用一种其它鸟类无法享用的食源并得以兴旺发展。由Peihua Jiang 和 Gary K. Beauchamp撰写的一篇《视角》文章提出了更多的见解。

原文摘要:

Evolution of sweet taste perception in hummingbirds by transformation of the ancestral umamireceptor

Maude W. Baldwin, Yasuka Toda, Tomoya Nakagita, Mary J. O'Connell, Kirk C. Klasing,Takumi Misaka, Scott V. Edwards, and Stephen D. Liberles

Sensory systems define an animal's capacity for perception and can evolve to promote survival innew environmental niches. We have uncovered a noncanonical mechanism for sweet tasteperception that evolved in hummingbirds since their divergence from insectivorous swifts, their closest relatives. We observed the widespread absence in birds of an essential subunit (T1R2) ofthe only known vertebrate sweet receptor, raising questions about how specialized nectar feeders such as hummingbirds sense sugars. Receptor expression studies revealed that the ancestralumami receptor (the T1R1-T1R3 heterodimer) was repurposed in hummingbirds to function as a carbohydrate receptor. Furthermore, the molecular recognition properties of T1R1-T1R3 guidedtaste behavior in captive and wild hummingbirds. We propose that changing taste receptor function enabled hummingbirds to perceive and use nectar, facilitating the massive radiation ofhummingbird species.

来源: eurekalert 浏览次数:110

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