甘い樹液、香ばしい蟻(Sweet sap, savory ants)

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キツツキは甘いものを味わうが、アリに特化したキツツキ(ライネック) は糖分を味わう能力を失っていた Woodpeckers taste sweet, but wrynecks—unusual woodpeckers that specialize on ants—lost the ability to taste sugars

2022-08-18 マックス・プランク研究所

・多くの哺乳類は甘い歯を持っていますが、鳥類は進化の過程で甘味受容体を失いました。
・野鳥の行動実験を行い、キツツキが水よりも明らかに糖やアミノ酸を好むことを明らかにした。しかし、キツツキの仲間でほとんどアリしか食べないライネックは、アミノ酸を好むが糖類は好まないことがわかった。
・味覚受容体の機能解析の結果、キツツキの受容体は糖に敏感であることが確認されたが、ライネックの受容体はそうではなかった。祖先の復元から、ライネックとキツツキの共通祖先は、糖に反応する改良型セイボリー受容体をすでに持っていたことが判明した。この発見により、鳥類においてセイボリー受容体の改変を介した糖受容体の独立した進化が3例目として明らかになった。
・ライネックとキツツキの受容体の違いを丹念に調べたところ、ライネックの受容体のたった1つのアミノ酸の変化で、糖の感知が選択的に無効になることが判明した。
・国際研究チームは、ライネックも甘味を取り戻すことができたことを明らかにした。アリを食べることに特化したキツツキは、受容体の単純かつ意外な変化により、この獲得した味覚を選択的に逆転させることができた。この結果は、感覚が元に戻るという新しいメカニズムを示すとともに、感覚系が異なる種の食生活のニーズにどのように適応しているかを浮き彫りにしている。

<関連情報>

1残基が選択的に糖受容機能を喪失させるライネックの研究 A single residue confers selective loss of sugar sensing in wrynecks

Julia F. Cramer,Eliot T. Miller,Meng-Ching Ko,Qiaoyi Liang,Glenn Cockburn,Tomoya Nakagita,Massimiliano Cardinale,Leonida Fusani,Yasuka Toda,Maude W. Baldwin
Current Biology  Published:August 18, 2022
DOI:https://doi.org/10.1016/j.cub.2022.07.059

Highlights

•Analysis of two avian sister groups reveals evolutionary basis of a sensory shift

•The umami receptor (T1R1-T1R3) convergently evolved to detect sugars in woodpeckers

•Ant-specialist wrynecks reversed this ability through a point mutation in T1R3

•Diet shifts can be accompanied by changes in taste behavior and receptor responses

Summary

Sensory receptors evolve, and changes to their response profiles can directly impact sensory perception and affect diverse behaviors, from mate choice to foraging decisions.1,2,3Although receptor sensitivities can be highly contingent on changes occurring early in a lineage’s evolutionary history,4subsequent shifts in a species’ behavior and ecology may exert selective pressure to modify and even reverse sensory receptor capabilities.5,6,7Neither the extent to which sensory reversion occurs nor the mechanisms underlying such shifts is well understood. Using receptor profiling and behavioral tests, we uncover both an early gain and an unexpected subsequent loss of sugar sensing in woodpeckers, a primarily insectivorous family of landbirds.8,9Our analyses show that, similar to hummingbirds10and songbirds,4the ancestors of woodpeckers repurposed their T1R1-T1R3 savory receptor to detect sugars. Importantly, whereas woodpeckers seem to have broadly retained this ability, our experiments demonstrate that wrynecks (an enigmatic ant-eating group sister to all other woodpeckers) selectively lost sugar sensing through a novel mechanism involving a single amino acid change in the T1R3 transmembrane domain. The identification of this molecular microswitch responsible for a sensory shift in taste receptors provides an example of the molecular basis of a sensory reversion in vertebrates and offers novel insights into structure-function relationships during sensory receptor evolution.

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