اكتشف الباحثون تنوعًا كبيرًا في عائلة الجينات TAS1R، المسؤولة عن إدراك التذوق في الفقاريات. ويلقي هذا الاكتشاف، المستمد من مسح على مستوى الجينوم، الضوء على التاريخ التطوري لمستقبلات التذوق وله تطبيقات محتملة في تطوير أغذية متخصصة لمختلف أنواع الحيوانات.
تفاصيل الدراسة
كشفت دراسة استقصائية على مستوى الجينوم عن تنوع كبير في تطور مستقبلات التذوق عبر الفقاريات، حسب ما نقل موقع scitechdaily.
وأضاف الموقع: “إن إدراك التذوق هو حاسة نقدية، تلعب دورًا رئيسيًا في التمييز بين الأطعمة المغذية والسموم المحتملة. ويتجلى ذلك في تفضيلنا للنكهات الحلوة والمالحة، والتي تتوافق مع احتياجات الجسم من الكربوهيدرات والبروتينات. ونظرًا لأهميته التطورية، يقوم العلماء على مستوى العالم باستكشاف أصول وتطور مستقبلات التذوق عبر الزمن. إن فهم هذه الجوانب من سلوك التغذية في الكائنات الحية المختلفة يساهم في فهم أوسع لتاريخ الحياة على كوكبنا”.
وتابع: “أحد الأذواق المهمة في لوحة أذواقنا هو أومامي، أو المذاق اللذيذ، الذي يرتبط بالبروتينات التي تشكل جزءًا حيويًا من النظام الغذائي للعديد من الكائنات الحية. يكتشف مستقبل التذوق من النوع 1 (T1R) الأذواق الحلوة والأومامي بين الثدييات. يتم تشفير مستقبل التذوق هذا بواسطة TAS1R، وهي عائلة من الجينات، بما في ذلك TAS1R1، وTAS1R2، وTAS1R3، وتأتي من سلف مشترك للفقاريات العظمية. ومع ذلك، لم يتم ملاحظة هذا النمط الجيني في أسماك السيلكانث والأسماك الغضروفية، حيث تم تحديد جينات TAS1R “غير الموضعية تصنيفيًا”، مما يشير إلى فهم غير كامل للتاريخ التطوري لمستقبلات التذوق”.
اكتشاف مجموعات TAS1R الجديدة
ومع ذلك، حدد فريق بحثي بقيادة البروفيسور المشارك هيدينوري نيشيهارا من جامعة كينداي والبروفيسور يوشيرو إيشيمارو من جامعة ميجي باليابان، خمس مجموعات جديدة لم يتم اكتشافها سابقًا ضمن عائلة TAS1R. هذا الاكتشاف هو نتيجة لمسح الجينوم على نطاق واسع للفقاريات الفكية بما في ذلك جميع مجموعات الأسماك الرئيسية.
نُشرت الدراسة في Nature Ecology & Evolution في 13 ديسمبر 2023 وتضمنت مساهمات الأستاذ المساعد الأول ياسوكا تودا من جامعة ميجي، والبروفيسور ماساتاكا أوكابي من كلية الطب بجامعة جيكي، والبروفيسور شيغيرو كوراكو من المعهد الوطني لعلم الوراثة، والبروفيسور المشارك في المشروع شينجي أوكادا من جامعة طوكيو.
يقول البروفيسور نيشيهارا: “لقد كشفت دراستنا أنه بالمقارنة مع معظم الفقاريات الحديثة، فإن أسلاف الفقاريات تمتلك المزيد من T1Rs. تتحدى هذه النتائج النموذج القائل بأنه تم الاحتفاظ بثلاثة فقط من أفراد عائلة T1R أثناء التطور”.
وتم تصنيف جينات مستقبلات التذوق الجديدة، التي أطلق عليها الباحثون TAS1R4 وTAS1R5 وTAS1R6 وTAS1R7 وTAS1R8، على أساس توزيعها بين الأنواع ذات سلف مشترك. وجد الباحثون أن جينات TAS1R4 موجودة في السحالي، وقنفذ البحر، والأسماك الرئوية، والسيلكانث، والبيشير، والأسماك الغضروفية، ولكنها غائبة في الثدييات والطيور والتماسيح والسلاحف والأسماك العظمية.
علاقة تطورية
علاوة على ذلك، تم العثور على قنفذ البحر، والأسماك الرئوية، والسيلكانث تحتوي على TAS1R5. لاحظ الباحثون وجود علاقة تطورية وثيقة بين TAS1R5 وTAS1R1 وTAS1R2، مما يشير إلى أصل مشترك بين هذه الجينات. تمتلك الأسماك الغضروفية TAS1R6 حصريًا.
والجدير بالذكر أن الباحثين وجدوا أن TAS1R6 تطور من نفس الجين السلفي الذي أدى إلى جينات TAS1R1 وTAS1R2 وTAS1R5. في حين تمتلك قنفذ البحر والسحالي TAS1R7، تمتلك أسماك البشير والرئة TAS1R8. وقرر الباحثون أن هذين الجينين قد نشأا في السلف المشترك للفقاريات الفكية.
بالإضافة إلى هذه الجينات الجديدة، كشفت الدراسة عن تنوع في جينات TAS1R الموجودة. على سبيل المثال، وجدوا أن TAS1R3 للفقاريات العظمية يمكن تقسيمها إلى TAS1R3A وTAS1R3B. كان TAS1R3A موجودًا في رباعيات الأرجل والأسماك الرئوية، بينما تم تحديد TAS1R3B في البرمائيات والأسماك الرئوية وأسماك السيلكانث والأسماك ذات الزعانف الشعاعية. بالإضافة إلى ذلك، وجد مسح الجينوم أن TAS1R2 قد تنوع إلى مجموعتين متميزتين (TAS1R2A وTAS1R2B)، مما يتحدى الفكرة التقليدية القائلة بأن TAS1R2 يشكل مجموعة جينية واحدة.
ويضيف البروفيسور نيشيهارا: “لقد وجدنا أن شجرة النشوء والتطور TAS1R تتكون من إجمالي 11 فرعًا فرعيًا من TAS1R، مما يكشف عن تنوع جيني غير متوقع”.
وتشير النتائج أيضًا إلى أن أول جين TAS1R ظهر في الفقاريات الفكية منذ حوالي 615 إلى 473 مليون سنة. بعد ذلك، خضع الجين لعدة نسخ لإنتاج تسعة جينات لمستقبلات التذوق (TAS1R1،2A، 2B، 3A، 3B، 4، 5، 7، و8) في السلف المشترك للفقاريات العظمية. مع مرور الوقت، فقدت بعض هذه الجينات في سلالات مختلفة، مع احتفاظ الثدييات والكائنات البعيدة بثلاثة TAS1Rs فقط (TAS1R1، TAS1R2A، وTAS1R3A في الثدييات).
اقرأ أيضاً: