19 noviembre 2016

Las aves perdieron su gusto por lo dulce, pero los colibríes lo recuperaron

En 2004, el pollo se convirtió en la primera ave en tener su genoma totalmente secuenciado. Su ADN reveló algo extraño, o más bien, una extraña falta de algo. Faltaba un gen llamado T1R2, que nosotros y otros mamíferos necesitamos para degustar los alimentos dulces. Los pollos, al parecer, no pueden degustar lo dulce. No son los únicos. Maude Baldwin de la Universidad de Harvard y Yasuka Toda de la Universidad de Tokio observaron los genomas de 10 especies diferentes de aves, desde halcones a pinzones, patos a palomas. Ninguno de ellos tenía T1R2. Los cocodrilos sí poseen ese gen, y son algunos de los parientes más cercanos de las aves. Por lo tanto, en algún momento, ya que las aves evolucionaron de pequeños dinosaurios, perdieron su gusto por lo dulce.
¿Qué pasa con los colibríes? Los colibríes se alimentan principalmente de néctar, el líquido dulce que producen flores. Ellos aman ese sabor y mientras más dulce, mejor; tanto, que rechazan las flores cuyo néctar no es lo suficientemente dulce. Les falta el gen T1R2, pero pueden degustar claramente azúcarBaldwin y Toda ahora han descubierto la razón: los colibríes reutilizaron otros dos genes de sabor que normalmente son responsables de detectar los sabores sabrosos. En la lengua de un colibrí, estos sensores son sensores de lo sabroso son sensores para el azúcar también. La mayoría de los animales de espalda vertebrados tienen tres genes gustativos: T1R1, T1R2 y T1R3Cada uno de ellos desarrolla una proteína del mismo nombre, y las proteínas se combinan en pares. T1R2 y T1R3 se fusionan para crear un sensor que reconoce las moléculas de azúcar. Cuando se pega a uno, se pone en marcha una reacción en cadena que termina con una señal que va a nuestro cerebro, una señal que nos dice que sólo hemos probado algo dulce. T1R3 también puede fusionarse con T1R1 para crear un sensor para aminoácidos, eso es lo que nos permite reconocer los gustos "umami" o "sabrosos".
El equipo supuso que si los colibríes habían perdido T1R2, tal vez el sensor umami T1R1-T1R3 pudo detectar los azúcares en su lugar. Ellos probaron la versión en colibrí de Ana. Tenían razón. Detectan azúcares simples como la glucosa y la fructosa y algunos edulcorantes como el sorbitol y eritritol. Todavía puede detectar aminoácidos *; adquirieron esa nueva habilidad en algún momento durante los últimos 42 a 72 millones de años. Las dos proteínas cambiaron drásticamente en ese momento. Las proteínas están formadas por cadenas de aminoácidos, y las versiones colibrí de T1R1 y T1R3 tienen muchos enlaces diferentes en comparación con sus homólogos de pollo. Para averiguar cuál de estos cambios fueron importantes, el equipo combinó las versiones de pollo y colibrí en diferentes combinaciones, para evaluar cómo eras sus respuestas a los azúcares. Se identificaron 19 aminoácidos, repartidos por toda una parte de T1R3, que cambiaron durante la evolución del colibrí, deformado la forma de las proteínas, y que les permite que se peguen a los azúcares, así como a los aminoácidos. Baldwin piensa que hay muchas más mutaciones también importantes, después de todo, el equipo se limitó a una pequeña región del genoma. Esto no fue un paso evolutivo simple. Era un conjunto extremadamente complicada de ellos.
Muchos animales han perdido a uno o más de los tres genes T1R. El panda gigante ha perdido T1R1; los sabores umami son irrelevantes cuando sólo se alimentan de bambú. Los gatos, nutrias asiáticas, hienas, leones marinos, delfines y los murciélagos vampiro todos han perdido las versiones de T1R2 y no pueden degustar dulces- posiblemente porque comen nada más que la carne (o sangre). La pérdida de un gen sabor no es inusual. Obtener una, por otro lado, es muy raro. A excepción de unos pocos peces, no sabemos de ningún vertebrado que expandiera su trío básico de genes. Eso es un poco extraño, dado que los genes relacionados con el olfato se duplican y se diversifican muy fácilmente. Estos sentidos son fundamentalmente los mismos, tanto en sabor y olor involucran a las proteínas que detectan sustancias químicas en el medio ambiente. Y, sin embargo, los genes del olor se diversifican como locos, pero genes del sabor (o al menos los de dulces y salados) no hace nada en absoluto. Nadie sabe por qué. No parecen ser los genes dispuestos a obtener nuevas funciones, aunque los colibríes proporcionan el primer ejemplo de eso. Por lo que sabemos, son los únicos en haber recuperado el paladar por lo dulce después de que sus antepasados habían perdido el suyo. ¿Por qué? Eso es quizá una pregunta fácil: el néctar es una rica fuente de energía, y un paladar dulce pudo haberles permitido a los colibríes aprovechar con éxito esa ventaja. La mejor pregunta podría ser: ¿cómo? Es fácil pensar que una vez que los colibríes comenzaron a beber el néctar, sus receptores del gusto evolucionaron rápidamente para percibir mejor los azúcares que buscaban. Pero dado que los colibríes ancestrales no pudieron degustar los dulces, ¿por qué se empiezaron a beber el néctar en absoluto? "Esta es una pregunta fantástica y llega al corazón de una gran cantidad de debates que tengo", dice Baldwin. Esto es lo que ella piensa que pasó: Los parientes vivos más cercanos de los colibríes son los vencejos. Los colibríes usan alas cortas para flotar cerca de las flores y beber el néctar en rotación; los vencejos utilizan largas y puntiagudas alas a través de cielos abiertos en busca de insectos. Gracias a algunos fósiles recientemente descubiertos , sabemos que los dos grupos evolucionaron de antepasados que tenían una mezcla de ambos rasgos, pero con alas tipo colibrí de tamaño más corto. Es casi seguro que comían insectos. Baldwin piensa que algunas de estas aves comenzó a pasar tiempo cerca de las flores para atrapar insectos que aterrizaron allí. Tal vez empezaron a flotar para enganchar estos visitantes con mayor eficacia (los colibríes de hoy en día todavía atrapan insectos para complementar su dieta). Si este cambio hizo que las aves entrasen en contacto permanente con las flores, le habría dado a la evolución algo con que trabajar. Ahora, los individuos con los cambios en T1R1 y T1R3 podrían haber sido capaces de probar un poco de poco de azúcar, y podría haber sorbido un poco de néctar en las inmediaciones. Néctar significa nutrientes, por lo que estos sorbedores esporádicos se desempeñaron mejor que sus pares. Esto hizo que se generara  la presión evolutiva para cambiar las proteínas aún más. "Usted no sabe cómo empieza," dice Baldwin. "Pero una vez que lo hace, no hay selección para reforzarlo y hacerlo más fuerte."
Por ahora, esto es sólo una historia en necesidad de confirmación, probablemente al encontrar más fósiles de los primeros colibríes. Mientras tanto, el equipo ya está trabajando con otros científicos para ver si aves como loritos y honeyeaters, que también beben néctar, también han recuperado su gusto por el azúcar de manera similar. También quieren saber cómo se originaron las 19 mutaciones que restauraron el gusto por dulce del colibrí. ¿Aparecieron de una en una, o en lotes? ¿Están todos ellos directamente involucrados en la detección de azúcares? No es fácil. Algunos podrían haber estabilizado las proteínas para permitir que las mutaciones persistiesen. Algunas pueden haber sido poco importantes en un primer momento, pero allanaron el camino para posteriores cambios adaptativos. Hay formas de trabajar esto. Varios grupos han trabajado los caminos de la reconstrucción de las secuencias de aminoácidos de las proteínas antiguas, basadas en las secuencias de sus descendientes modernos. A continuación, podrán reconstruir estas moléculas ancestrales, y resucitarlas millones de años después de que fueron vistas por última vez. El equipo podría tratar los receptores del gusto colibrí, recreando los pasos en el camino de salados y umami dulce. "Esto tiene la posibilidad de responder a las preguntas más grandes en la biología evolutiva", dice Baldwin.
* Los colibríes pueden responder a los gustos tanto dulce y umami, pero no está claro si realmente pueden decir la diferencia entre ellos. Tal vez todo sólo tiene el mismo sabor a ellos.
Traducido con Google Translator de National Geographic
Reference: 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

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