Kluczem do przetrwania zwierząt jest gorzki smak – podpowiada, że lepiej jest unikać spożywania potencjalnie szkodliwych trucizn lub żywności. Ewolucja gorzkiego smaku jest gorącym tematem wśród biologów ewolucyjnych, a dzięki coraz większej ilości dostępnych danych DNA, jest bogatym obszarem do poszukiwań.
Rys.1 Żaba – zwierzę posiadające 50 receptorów gorzkiego smaku
Profesor Maik Behrens oraz inni zbadali repertuar genetyczny genów receptorów smaku gorzkiego u kur i żab, które stanowią dwie skrajności. Kurczaki mają tylko 3 geny receptorów gorzkiego smaku (Tas2rs), a żaby więcej niż 50 (ludzie są gdzieś pośrodku). Badali oni różne własności molekularne klonowanych genów Tas2r i mierzyli ich odpowiedzi po podaniu 46 naturalnych lub syntetycznych związków gorzkich.
Po pierwsze, skonstruowali oni drzewo genetyczne dla selekcji genów Tas2r z różnych gatunków kręgowców, co wykazało że wszystkie ptasie geny pochodzą z tych samych 3 dziedzicznych genów. U żab stwierdzono 5 dziedzicznych genów, co oznacza, że rozszerzony repertuar, który u nich występuje, powstał w wyniku późniejszych zdarzeń wywołujących duplikację genów.
Wykazali oni, że wszystkie trzy Tas2rs u kurczaka są „szeroko dostrojone” do gorzkiego smaku, podczas, gdy sześć testowanych żabich Tas2rs są mieszanką składającą się z szeroko oraz wąsko dostrojonych receptorów. Co ciekawe, zarówno receptory pochodzące od kurczaka, jak i od żaby odznaczyły się odpowiedzią na około połowę związków, pokazując, że zakres dostrojenia liczby genów Tas2r był czynnikiem krytycznym. Ogólnie rzecz biorąc, poszczególne substancje aktywowały różne receptory w wyraźnie oddzielonych zakresach stężeń. Może to stanowić dodatkową wskazówkę co do roli różnorodności gorzkiego smaku w zwiększeniu szans na przeżycie.
Autorzy konkludują, że mała liczba funkcjonalnych genów Tas2r stwierdzona u kurcząt może być zrekompensowana przez zwiększenie średniej szerokości strojenia receptorów. Spekuluje się, że za dualizm środowiska życia płazów, które mogą żyć zarówno na lądzie jak i w wodzie, może odpowiadać zwiększona różnorodność genów Tas2r u żaby. W mieszanych środowiskach wodnych i lądowych spotyka się zwiększoną liczbę związków gorzkich, co spowodowało presję ewolucyjną w celu zapewnienia większego repertuaru receptorów smaku.
- Behrens, S. I. Korsching, W. Meyerhof.Tuning Properties of Avian and Frog Bitter Taste Receptors Dynamically Fit Gene Repertoire sizes. Molecular Biology and Evolution, 2014; DOI: 10.1093/molbev/msu254
- http://www.sciencedaily.com/141008121954.htm releases/2014/10/
Opracował: Karol Madejczyk
Korekta: Magdalena Senderowska
