Veel zoogdieren hebben een zoetekauw, maar vogels verloren hun zoete receptor tijdens de evolutie. Hoewel kolibries en zangvogels onafhankelijk hun hartige receptor hergebruikten om suikers te voelen, is onduidelijk hoe andere vogels zoet smaken. Nu laat een internationaal team onder leiding van onderzoekers van het Max Planck Instituut voor Biologische Intelligentie (in stichting) zien dat spechten ook weer zoet van smaak zijn. Interessant is dat draaihalzen, gespecialiseerde mierenetende spechten, deze winst selectief ongedaan maakten door een eenvoudige en onverwachte verandering in de receptor. Deze resultaten demonstreren een nieuw mechanisme van sensorische reversie en laten zien hoe sensorische systemen zich aanpassen aan de voedingsbehoeften van verschillende soorten.

Vogels, de afstammelingen van vleesetende dinosaurussen, missen een deel van de zoete receptor die bij zoogdieren wordt gevonden. Hierdoor zouden ze ongevoelig moeten worden voor suikers. Recente studies hebben echter aangetoond dat zowel kolibries als zangvogels het vermogen om suiker te voelen herwonnen hebben door hun hartige receptor opnieuw te gebruiken om koolhydraten in fruit en nectar te detecteren. Hoe andere vogels suikers voelen en in hoeverre de reacties van de smaakreceptoren de immense voedingsdiversiteit van vogels volgen, is onduidelijk. Om deze vraag te onderzoeken, richtten Julia Cramer en Maude Baldwin van de onderzoeksgroep Evolution of Sensory Systems en collega's van andere universiteiten zich op spechten. Hoewel ze voornamelijk insectenetend zijn, bevat deze groep vogels ook meerdere soorten die suikerrijk sap, nectar en fruit in hun dieet opnemen.

Met behulp van gedragstesten van wilde vogels toonde Baldwin's groep aan dat spechten duidelijk de voorkeur geven aan suiker en aminozuren boven water. Verrassend genoeg vertoonden draaihalzen - een lid van de spechtgroep wiens dieet bijna uitsluitend uit mieren bestaat - voorkeuren voor aminozuren, maar niet voor suikers. "Onze volgende vraag was of de waargenomen suikervoorkeur wordt weerspiegeld door de receptoren van de vogels", vat Baldwin samen.

Gemeenschappelijke voorouder bezat suikerreceptor

Functionele analyses van smaakreceptoren bevestigden dat spechtreceptoren gevoelig waren voor suikers, terwijl die van draaihalzen dat niet waren. Interessant is dat voorouderlijke reconstructies aangaven dat de gemeenschappelijke voorouder van draaihalzen en spechten al een gemodificeerde hartige receptor bezat die in staat was op suikers te reageren. "Deze bevinding onthulde een derde geval van onafhankelijke suikerwaarnemingsevolutie via wijziging van de hartige receptor bij vogels", zegt Cramer, de eerste auteur van het onderzoek. "Maar wat nog opwindender was, was de implicatie dat draaihalzen vervolgens de nieuwe functie van de receptor verloren."

Cramers nauwgezette ontleding van de verschillen tussen draaihals- en spechtreceptoren onthulde onverwacht dat veranderingen in slechts een enkel aminozuur in de draaihalsreceptor selectief suikerwaarneming uitschakelden:de vogels behielden hun vermogen om hartig te proeven, wat waarschijnlijk belangrijk is voor insecten-specialistische vogels die eet een eiwitrijk dieet.

Deze resultaten traceren een evolutionaire geschiedenis waarin een vroege toename van suikerdetectie bij spechten - mogelijk ontstaan ​​in een eerdere voorouder en daarom ouder dan spechten zelf - werd gevolgd door zijn omkering toen de draaihalsreceptor later werd veranderd. "We waren zeer verrast toen we ontdekten dat deze omkering wordt veroorzaakt door veranderingen in slechts één enkel aminozuur, dat fungeert als een moleculaire schakelaar om de suikergevoeligheid in draaihalzen selectief te reguleren", legt Cramer uit. "Onverwacht is het resultaat van deze kleine verandering dat draaihalzen nu weer geen suiker in hun voedsel kunnen detecteren, maar het vermogen van de receptor hebben behouden om informatie te verzamelen over specifieke aminozuurinhoud. Dit is heel logisch wanneer het grootste deel van je dieet is gemaakt van mieren."

Verder onderzoek zal nodig zijn om te beschrijven hoe specifieke veranderingen in smaakreceptoren, en in andere fysiologische en sensorische systemen, verband houden met de rijke voedingsdiversiteit bij vogels.

Het onderzoek is gepubliceerd in Current Biology .