Птицы эволюционировали, чтобы есть очень кислые фрукты

Люди предпочитают фрукты в самом сладком виде, тогда как многие птицы с удовольствием перекусывают самыми кислыми из всех, от пикантных лимонов до незрелых медовых манго. Теперь исследователи смогли узнать, почему.

Исследование, опубликованное в журнале Science, предполагает, что у птиц развился специализированный вкусовой рецептор, который подавляется высокой кислотностью, что эффективно притупляет резкий, кислый вкус фруктов, которые они едят. Это открытие раскрывает эволюционную историю вызывающих сморщивание диет многих птиц, питающихся фруктами, по всему миру, а также может помочь объяснить способность птиц выживать, расширяя их потенциальные источники пищи.

Исследование является «надежным» дополнением к нашему пониманию того, как птицы чувствуют кислую пищу, что все еще является областью исследований в зачаточном состоянии, говорит Лиэнн Гривз, орнитолог из лаборатории орнитологии Корнеллского университета. Ученые идентифицировали рецептор кислого вкуса у позвоночных, известный как OTOP1, всего 7 лет назад, и лишь немногие исследования фокусируются на том, почему птицы едят то, что они едят, а не просто на том, что они едят. Гривз, которая изучает обоняние птиц, но не принимала участия в текущей работе, добавляет, что новое исследование «дает действительно хорошую отправную точку».

Чтобы изучить, как птицы воспринимают кислую на вкус пищу, ученые подвергали рецепторы OTOP1 мышей, домашних голубей и канареек воздействию различных кислых растворов. Активность мышиной версии рецептора увеличивалась с повышением кислотности — это означает, что более кислая пища воспринимается мышами и другими млекопитающими, такими как мы, как все более кислая. Однако версии OTOP1 голубей и канареек становились менее активными в растворах, примерно таких же кислых, как лимон. В результате птицы не воспринимали так много кислого вкуса, что позволяло им извлекать пользу из фруктов, которые млекопитающие не могут переварить.

По словам автора исследования Хао Чжана, эволюционного биолога из Китайской академии наук (CAS), определение того, почему птичий OTOP1 отреагировал по-другому, было сложной задачей. Поэтому исследователи мутировали участки гена, кодирующего рецептор OTOP1, что позволило им идентифицировать четыре аминокислоты-кандидата в белке, которые отвечают за переносимость кислого. Одна из них, известная как G378, встречается почти исключительно у певчих птиц, таких как канарейка — вид, который показал большую переносимость кислого, чем голубь, у которого эта дисперсия отсутствует. «Одна аминокислота в птичьем OTOP1 может повысить переносимость кислого», — говорит автор исследования Лэй Ло, биолог из CAS.

Когда исследователи сравнили последовательности белков OTOP1 у разных видов птиц, они обнаружили, что G378 — и повышенная толерантность к кислому, которую он обеспечивает — вероятно, появились между 34 и 23 миллионами лет назад. Эта черта, по-видимому, возникла у самого последнего общего предка медососов — певчих птиц, которые сегодня в основном встречаются в Австралии, Новой Гвинее и Новой Зеландии, — и разнообразной группы певчих птиц, включая всех, от ворон до канареек. Появление G378 также совпадает с началом восприятия сладкого у певчих птиц, что, по словам Чжана, является предварительным доказательством того, что рецепторы сладкого и кислого эволюционировали вместе у певчих птиц, чтобы различать различные фруктовые вкусы.

По словам Ричарда Прама, эволюционного орнитолога из Йельского университета, который не принимал участия в исследовании, устойчивость к кислому могла также коэволюционировать с плодоносящими растениями. Птицы широко распространяют семена через свои фекалии, поэтому в репродуктивных интересах растения подгонять свои плоды под вкусовые предпочтения птиц.

Прам добавляет, что птицы выигрывают от специализации на поедании кислых фруктов, потому что, делая это, они могут воспользоваться ресурсом, который млекопитающие — часто другие крупные поедатели фруктов в экосистеме — не могут выносить. Кислые фрукты «позволяют им воспринимать и даже наслаждаться возможностью целого… шведского стола из питательных продуктов», — говорит он.

Эта способность иметь более широкий вкус также могла позволить птицам «переживать стихийные бедствия лучше, чем другие животные, просто потому, что они могут переносить источники пищи, которые другие животные не могут», — говорит орнитолог Кайл Киттельбергер, кандидат наук в Университете Юты, который изучает, как изменение климата и другие глобальные давления влияют на миграцию птиц. Перелетные птицы часто полагаются на фрукты, чтобы наращивать жировые запасы во время путешествий на большие расстояния, поэтому фрукты — сладкие или кислые — дают энергию для путешествия через континенты.

Будущие исследования должны расширить изучение толерантности к кислому за пределы певчих птиц — не все из которых едят фрукты — на птиц, питающихся фруктами, которые не входят в эту группу, например, некоторые виды попугаев и голубей, говорит Гривз. И есть много птиц, из которых можно выбирать. Более 10 000 видов птиц живут по всему миру и играют всевозможные экологические роли — по крайней мере, отчасти потому, что они могут мириться с морщиванием. «Это могло бы способствовать тому, что птицы стали самой распространенной и успешной группой животных в мире», — говорит Киттельбергер.