Många däggdjur har en söt tand, men fåglar förlorade sin söta receptor under evolutionen. Även om kolibrier och sångfåglar oberoende av varandra använde sin smakrika receptor för att känna av sockerarter, är det oklart hur andra fåglar smakar sött. Nu visar ett internationellt team under ledning av forskare från Max Planck Institute for Biological Intelligence (i grunden) att hackspettar också återfick söt smak. Intressant nog vände wrynecks, specialiserade myrätande hackspettar, selektivt denna vinst genom en enkel och oväntad förändring i receptorn. Dessa resultat visar en ny mekanism för sensorisk återgång och belyser hur sensoriska system anpassar sig till olika arters kostbehov.

Fåglar, ättlingar till köttätande dinosaurier, saknar en del av den söta receptorn som finns hos däggdjur. Detta bör göra dem okänsliga för sockerarter. Nya studier har dock visat att både kolibrier och sångfåglar har återfått förmågan att känna av socker genom att återanvända sin smakrika receptor för att nu upptäcka kolhydrater i frukt och nektar. Hur andra fåglar känner av sockerarter, och i vilken utsträckning smakreceptorsvar spårar den enorma dietmångfalden hos fåglar, är oklart. För att undersöka denna fråga fokuserade Julia Cramer och Maude Baldwin från forskningsgruppen Evolution of Sensory Systems och kollegor från andra universitet på hackspettar. Även om den i första hand är insektsätande, innehåller denna grupp av fåglar också flera arter som inkluderar sockerrik sav, nektar och frukt i sina dieter.

Med hjälp av beteendetester av vilda fåglar visade Baldwins grupp att hackspettar helt klart föredrar socker och aminosyror framför vatten. Överraskande nog visade wrynecks - en medlem av hackspettgruppen vars diet nästan uteslutande består av myror - preferenser för aminosyror men inte sockerarter. "Vår nästa fråga var om den observerade sockerpreferensen speglas av fåglarnas receptorer", sammanfattar Baldwin.

Gemensam förfader hade sockerreceptor

Funktionsanalyser av smakreceptorer bekräftade att hackspettreceptorer var känsliga för sockerarter, medan de från wrynecks inte var det. Intressant nog indikerade förfäders rekonstruktioner att den gemensamma förfadern till wrynecks och hackspettar redan hade en modifierad salta receptor som kan svara på sockerarter. "Detta fynd avslöjade ett tredje fall av oberoende sockerkännande evolution via modifiering av den salta receptorn hos fåglar", säger Cramer, studiens första författare. "Ändå, vad som var ännu mer spännande var implikationen att wrynecks senare förlorade receptorns nya funktion."

Cramers noggranna dissektion av skillnader mellan wryneck- och hackspettreceptorer avslöjade oväntat att förändringar i endast en enda aminosyra i wryneck-receptorn selektivt stängde av sockeravkänningen:fåglarna behöll sin förmåga att smaka smakligt, vilket troligen är viktigt för insektsspecialister som äta en proteinrik kost.

Dessa resultat spårar en evolutionär historia där en tidig ökning av sockeravkänning hos hackspettar – möjligen uppstå hos en tidigare förfader och därför äldre än hackspettar själva – följdes av dess återgång när wryneck-receptorn senare förändrades. "Vi blev mycket förvånade över att finna att denna återgång orsakas av förändringar i endast en enda aminosyra, som fungerar som en molekylär omkopplare för att selektivt reglera sockerkänslighet i rynkor", förklarar Cramer. "Oväntat är resultatet av denna lilla förändring att wrynecks nu återigen inte kan upptäcka socker i sin mat men har behållit receptorns förmåga att samla information om specifik aminosyrahalt. Detta är mycket vettigt när det mesta av din kost är gjord. upp av myror."

Ytterligare undersökning kommer att krävas för att beskriva hur specifika förändringar i smakreceptorer, och i andra fysiologiska och sensoriska system, är relaterade till den rika kostmångfalden mellan fåglar.

Forskningen publicerades i Current Biology .