Desentrañando los orígenes evolutivos del umami y las preferencias de sabor dulce
La percepción del gusto es uno de los sentidos más importantes y nos ayuda a identificar alimentos beneficiosos y evitar sustancias nocivas. Por ejemplo, nuestra afición por los alimentos dulces y salados se debe a nuestra necesidad de consumir carbohidratos y proteínas.
Dada su importancia como rasgo evolutivo, científicos de todo el mundo están investigando cómo se originaron y evolucionaron los receptores del gusto a lo largo de un período de tiempo. Obtener estos conocimientos sobre el comportamiento alimentario de los organismos puede ayudarles a pintar una imagen de la historia de la vida en la Tierra.
Uno de los sabores importantes en nuestra paleta gustativa es el umami, o sabor salado, que está asociado con proteínas que forman una parte vital de las dietas de muchos organismos. El receptor gustativo tipo 1 (T1R) detecta sabores dulces y umami entre los mamíferos. Este receptor del gusto está codificado por TAS1R, una familia de genes que incluye TAS1R1, TAS1R2 y TAS1R3, y proviene de un ancestro común de los vertebrados óseos.
Sin embargo, este patrón genético no se observa en celacantos y peces cartilaginosos, donde se han identificado genes TAS1R "taxonómicamente no colocados", lo que sugiere una comprensión incompleta de la historia evolutiva de los receptores gustativos.
Ahora, sin embargo, un equipo de investigación dirigido por el profesor asociado Hidenori Nishihara de la Universidad de Kindai y el profesor Yoshiro Ishimaru de la Universidad de Meiji, Japón, ha identificado cinco grupos nuevos, no descubiertos anteriormente, dentro de la familia TAS1R. Este descubrimiento es el resultado de un estudio de todo el genoma de los vertebrados con mandíbulas, incluidos los principales grupos de peces.
"Nuestro estudio reveló que, en comparación con la mayoría de los vertebrados modernos, el ancestro de los vertebrados poseía más T1R. Estos hallazgos desafían el paradigma de que sólo tres miembros de la familia T1R se han conservado durante la evolución", dice el profesor Ishimaru.
Imagen: La clave de color indica los nombres de los distintos miembros de T1R. Los círculos de colores rellenos en las ramas indican la presencia de los miembros de TAS1R, mientras que los círculos abiertos indican su ausencia. Las puntas de flecha sobre los círculos abiertos indican que el miembro de TAS1R se perdió en el transcurso. Crédito: Hidenori Nishihara de la Universidad de Kindai
Los nuevos genes receptores del gusto, denominados por los investigadores TAS1R4, TAS1R5, TAS1R6, TAS1R7 y TAS1R8, se clasificaron en función de su distribución entre especies con un ancestro común. Los investigadores encontraron que los genes TAS1R4 están presentes en lagartos, ajolotes, peces pulmonados, celacantos, bichires y peces cartilaginosos, pero ausentes en mamíferos, aves, cocodrilos, tortugas y peces teleósteos. Además, se descubrió que el ajolote, el pez pulmonado y el celacanto tenían TAS1R5.
Los investigadores observaron una estrecha relación evolutiva entre TAS1R5, TAS1R1 y TAS1R2, lo que indica una ascendencia compartida entre estos genes. Los peces cartilaginosos poseen exclusivamente TAS1R6. En particular, los investigadores descubrieron que TAS1R6 evolucionó a partir del mismo gen ancestral que dio lugar a los genes TAS1R1, TAS1R2 y TAS1R5. Mientras que el ajolote y los lagartos poseen TAS1R7, el bichir y los peces pulmonados poseen TAS1R8. Los investigadores determinaron que estos dos genes se originaron en el ancestro común de los vertebrados con mandíbulas.
Además de estos nuevos genes, el estudio reveló diversidad en los genes TAS1R existentes. Por ejemplo, descubrieron que TAS1R3 de vertebrados óseos podría dividirse en TAS1R3A y TAS1R3B. TAS1R3A estaba presente en tetrápodos y peces pulmonados, mientras que TAS1R3B se identificó en anfibios, peces pulmonados, celacantos y peces con aletas radiadas. Además, el estudio del genoma encontró que TAS1R2 se había diversificado en dos grupos distintos (TAS1R2A y TAS1R2B), desafiando la idea convencional de que TAS1R2 forma un solo grupo de genes.
Imagen: Un nuevo estudio dirigido por investigadores de la Universidad de Kindai identificó cinco nuevos grupos de receptores umami y de sabor dulce dentro de la familia TAS1R (TAS1R 4, 5, 6, 7 y 8) y también diversidad en los genes TAS1R2 y TAS1R3. Crédito: Hidenori Nishihara de la Universidad de Kindai
"Descubrimos que el árbol filogenético de TAS1R se compone de un total de 11 clados de TAS1R, lo que revela una inesperada diversidad genética", añade el profesor Nishihara.
Los hallazgos también sugieren que el primer gen TAS1R apareció en vertebrados con mandíbulas hace entre 615 y 473 millones de años. Luego, el gen se sometió a varias duplicaciones para producir nueve genes receptores del gusto (TAS1R1, 2A, 2B, 3A, 3B, 4, 5, 7 y 8) en el ancestro común de los vertebrados óseos. Con el tiempo, algunos de estos genes se perdieron en diferentes linajes, y los mamíferos y teleósteos conservaron solo tres TAS1R (TAS1R1, TAS1R2A y TAS1R3A en los mamíferos).
Además de arrojar luz sobre la historia evolutiva, los hallazgos también tienen aplicaciones prácticas. Al explicar esto, el profesor Nishihara dice: "Estos hallazgos nos facilitan deducir las preferencias gustativas de diversos vertebrados. Esto, a su vez, puede tener potenciales aplicaciones como el desarrollo de alimentos para mascotas y atrayentes adaptados a las preferencias de peces, anfibios y reptiles".
El estudio fue publicado en Nature Ecology & Evolution: A vertebrate-wide catalogue of T1R receptors reveals diversity in taste perception
