Los vertebrados poseen típicamente cinco sabores básicos: dulce, agrio, salado, amargo y umami
Un estudio de la genética de los pingüinos dirigido por la Universidad de Michigan ha llegado a la conclusión de que las aves acuáticas no voladoras perdieron tres de los cinco sabores básicos de los vertebrados, dulce, amargo y el sabor a carne sabrosa conocido como umami, hace más hace de 20 millones de años y nunca los recuperaron.
Debido a que los pingüinos son comedores de pescado la pérdida del sabor umami es especialmente desconcertante, dijo el líder del estudio Jianzhi "George" Zhang, profesor en el Departamento de Ecología y Biología Evolutiva de la UM.
"Los pingüinos comen pescado por lo que imagino que necesitan los genes receptores del umami, pero por alguna razón ellos no los tienen", dijo. "Estos resultados son sorprendentes y desconcertantes y no tenemos una buena explicación para ellos. Pero tenemos algunas ideas".
Zhang sospecha que los cambios sensoriales están ligadas a antiguos fenómenos climáticos de enfriamiento en la Antártida, donde se originaron los pingüinos. Su hipótesis principal es que los genes se perdieron después de que las frías temperaturas antárticas interfirieron con la percepción del gusto.
Un artículo sobre el tema por Zhang y dos colegas chinos está programado para su publicación en línea el 16 de febrero en la revista Current Biology. El primer autor, Huabin Zhao, fue investigador postdoctoral en la UM bajo Zhang cuando se llevó a cabo la mayor parte del estudio.
Los vertebrados poseen típicamente cinco sabores básicos: dulce, agrio, salado, amargo y umami. Durante los últimos 15 años un notable progreso en la comprensión de las bases moleculares del sabor ha abierto la puerta a inferir la habilidad del gusto por los datos genéticos a través del examen de los genes receptores del gusto.
En comparación con los mamíferos las aves se cree que son catadores pobres, debido en parte a las observaciones de que tienen un menor número de papilas gustativas en la lengua y carecen de dientes para masticar los alimentos. Estudios genéticos previos mostraron que el gen receptor del sabor dulce está ausente de los genomas de todas las aves examinadas hasta la fecha.
Zhang dijo que el estudio de los pingüinos fue motivada por un correo electrónico de sus colegas de BGI, un instituto de la genómica en China. Los investigadores habían secuenciado allí los genomas de los pingüinos Adelia y emperador y no podían encontrar algunos de los genes del gusto. Querían que Zhang les ayudase a determinar si los genes ausentes fueron el resultado de una secuenciación incompleta o una verdadera supresión evolutiva.
Zhang y sus colegas echaron una mirada más de cercana a los datos de los Adelia y emperador. Además, analizaron muestras de tejido de otras aves (pingüinos de barbijo, de penacho amarillo y rey, además de otras ocho especies de aves no pingüinos estrechamente relacionadas) proporcionadas por el Museo de Zoología de la UM. También examinaron los genomas disponibles al público para otras 14 especies de aves no pingüinos.
Encontraron que las cinco especies de pingüinos carecen de genes funcionales de los receptores de sabores dulce, umami y amargo. En los genomas de Adelia y emperador, los genes receptores del sabor umami y amargo se han convertido en "pseudogenes", secuencias genéticas que se asemejan a un gen pero que carecen de la capacidad de codificar proteínas. Los pseudogenes a menudo son el resultado de la acumulación de múltiples mutaciones en el tiempo.
Los genomas de todas las aves no pingüino estudiadas - incluyendo garzas, pinzones, papamoscas, loros, guacamayas, halcones, pollos y patos silvestres - contienen los genes para los sabores umami y amargo pero, como era de esperar, carecen de los receptores para el sabor dulce. Los investigadores llegaron a la conclusión de que todos los pingüinos han perdido tres de los cinco sentidos de los vertebrados.
"Tomados en conjunto, nuestros resultados sugieren fuertemente que los gustos umami y amargo se perdieron en el ancestro común de todos los pingüinos, mientras que el sabor dulce se perdió antes", escribieron los autores.
Los pingüinos se originaron en la Antártida después de su separación de las aves marinas tubenose hace unos 60 millones de años, y los principales grupos de pingüinos se separaron unos de otros hace unos 23 millones de años. La pérdida del gusto probablemente ocurrió durante ese lapso de 37 millones de años, que incluyó períodos de clima con un drástico enfriamiento de la Antártida, dijo Zhang.
Esta evolución gustativa lo que llevó a sospechar a Zhang que es la proteína TRPM5, que se requiere para la transducción de señales de sabor amargo dulce, umami y para el sistema nervioso en todos los vertebrados. Estudios previos en ratones mostraron que la TRPM5 no funciona bien a temperaturas frías.
"Esto nos dará una pista, tal vez, de que esta pérdida de genes de sabor tiene algo que ver con la incapacidad de esta proteína para trabajar a temperaturas más bajas", dijo Zhang, cuyo ex postdoctorado Zhao está planeando experimentos de seguimiento para ver cómo funciona la TRPM5 en la temperatura del agua de mar utilizada por los pingüinos de la Antártida.
En ratones, la proteína TRPM5 también está involucrada en la secreción de insulina y la detección de feromonas. Si lo mismo es cierto en los pingüinos, entonces la TRPM5 se pide esencialmente que trabaje simultáneamente en una temperatura ambiente del cuerpo caliente y en una temperatura gélida, que puede no ser posible. Cuando surge un dilema la función más importante es retenida por la selección natural, mientras que la menos importante es sacrificada, dijo Zhang.
El gusto de los vertebrados están mediados por los receptores del gusto que normalmente se encuentran en las papilas gustativas que se encuentran en la superficie superior de la lengua y otras partes de la boca. La lengua humana tiene varios miles de papilas gustativas.
Un estudio anatómico de 1998 de cuatro especies de pingüinos no encontró papilas gustativas en la lengua, lo que sugiere fuertemente una reducción de la función del gusto. El mismo estudio encontró que las lenguas de los pingüinos poseen un solo tipo de papilas linguales, los salientes elevados que mantienen la mayor parte de las papilas gustativas en los seres humanos, que tienen cuatro tipos de papilas.
Las papilas de los pingüinos son rígidas, agudas y cubiertas por una gruesa capa córnea, lo que sugiere que las lenguas de los pingüinos se utilizan principalmente para la captura y la ingestión de peces resbaladizos u otra presa. Esos hallazgos anatómicos están de acuerdo con los nuevos resultados genéticos que muestran una falta de receptores para tres de los cinco sabores de los vertebrados en los pingüinos.
Pero no está claro qué fue primero, las adaptaciones anatómicas o los cambios sensoriales, dijo Zhang.
"Su comportamiento de tragar toda la comida, y su estructura y función de la lengua, sugieren que los pingüinos no necesitan la percepción del gusto, aunque no está claro si estos rasgos son una causa o una consecuencia de su mayor pérdida del gusto", dijo.
Artículo científico: Molecular evidence for the loss of three basic tastes in penguins
