Geschmacksevolution Schmecken Singvögel süß?

Ihre Urahnen waren gefürchtete Fleischfresser wie der Velociraptor. Deshalb fehlt Vögeln der klassische Rezeptor für süßen Geschmack, wie wir Menschen ihn haben. Warum Singvögel heute trotzdem Süßigkeiten schätzen, erklären Forscher vom Max-Planck-Institut für Ornithologie in einer aktuellen Studie.

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Seewiesen – Bitter, salzig, süß, sauer und Umami sind die fünf Geschmacksrichtungen, die wir Menschen wahrnehmen. Der Geschmackssinn hat einen enormen Einfluss auf unsere Ernährung – was uns schmeckt, landet oft auf unserem Teller. Dem Rest der Tierwelt geht es nicht anders, denn der Geschmack hilft zuverlässig, Nahrhaftes von Giftigem zu unterscheiden. Aber was schmecken andere Tiere?

Es ist bekannt, dass der Rezeptor für das süße Geschmacksempfinden bei Säugetieren weit verbreitet ist. Den von fleischfressenden Dinosauriern abstammenden Vögeln jedoch fehlt eine essenzielle Untereinheit dieses Rezeptors – vermutlich erkennen die meisten keinen Zucker. Die einzige bekannte Ausnahme sind Kolibris, die ihren umami-Geschmacksrezeptor so umfunktioniert haben, dass dieser auch Kohlenhydrate erkennt.

Singvögel mögen es süß

Aber sind alle anderen Vögel unfähig, Zucker zu schmecken? Ein internationales Team um die Evolutionsbiologinnen Maude Baldwin vom Max-Planck-Institut für Ornithologie und Yasuka Toda von der Meiji University in Japan ging dieser Frage nach.

Zunächst untersuchte das Team um die Forscherinnen systematisch die Ernährungsgewohnheiten von Vögeln. Während bekannt ist, dass bestimmte Singvogelfamilien wie Nektar-, Honig- und Türkisvögel regelmäßig große Mengen an Nektar verzehren, fanden Baldwin und Kollegen überdurchschnittlich viele Singvogelarten, die auch gelegentlich Nektar oder Früchte verzehren. „Dies war der erste Hinweis, dass wir uns bei der Suche nach den Ursprüngen des süßen Geschmacksinns auf eine Reihe von Singvögeln konzentrieren sollten und nicht nur auf Nektarspezialisten“, erklärt die Forscherin. In der Tat zeigte sich in Verhaltensexperimenten, dass sowohl ein nektar- als auch ein körnerfressender Singvogel Zuckerwasser gegenüber normalem Wasser bevorzugt.

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Umami-Rezeptor reagiert auf Zucker

Toda und Baldwin fanden heraus, dass die Umami-Rezeptoren des nektarspezialisierten australischen Vogels namens „Honigfresser“ auf Zucker reagierten, ebenso wie die von Singvögeln anderer Ernährungsgruppen. Daraus lässt sich schließen, dass Singvögel tatsächlich Süßes schmecken und, wie die Kolibris, den Umami-Rezeptor dafür nutzen.

Um die Anfänge dieser Fähigkeit zu bestimmen, rekonstruierten die Forscher ursprüngliche Umami-Rezeptoren an verschiedenen Stellen im Singvogel-Stammbaum. Es zeigte sich, dass die frühen Vorfahren der Singvögel das Zucker-Schmecken entwickelten, noch bevor sie aus Australien auswanderten und sich auf dem ganzen Planeten ausbreiteten. „Wir waren von diesem Ergebnis sehr überrascht. Der süße Geschmacksinn entstand demzufolge sehr früh innerhalb der Singvögel und blieb auch in Arten erhalten, die nicht primär auf zuckerhaltige Nahrung angewiesen sind“, sagt Baldwin.

Geschmacksevolution verlief gleich doppelt

Neben dem Zeitpunkt der sensorischen Veränderung haben die Forscher auch deren molekulare Grundlage aufdecken. Sie verglichen die Sequenzen von Rezeptoren, die Zucker erkennen mit solchen, die keinen erkennen. Dadurch identifizierten sie die Veränderungen, die zum Schmecken von Zucker führten. „Da viele Aminosäurereste an der Zuckererkennung beteiligt sind, mussten wir mehr als hundert Rezeptorvarianten analysieren, um die molekularen Mechanismen aufzudecken, die den Zuckerreaktionen zugrunde liegen“, sagt Toda. Interessanterweise decken sich diese Mechanismen nur geringfügig mit denen der entfernt verwandten Kolibris, obwohl ähnliche Bereiche im Rezeptor modifiziert wurden. Demzufolge rüsteten beide Vogelgruppen im Laufe der Evolution ihren Umami-Geschmacksrezeptor für die Wahrnehmung von Zucker um. Dabei veränderten sich allerdings die Rezeptoren auf unterschiedliche Weise, um ans gleiche Ziel zu kommen.

Auf Grundlage ihrer Ergebnisse vermuten die Wissenschaftler, dass die veränderte Sinneswahrnehmung von Singvögeln weitreichende Auswirkungen auf deren nachfolgende Evolution hatte. In Australien, wo sich Singvögel entwickelten, sind viele verschiedene Zuckerquellen verbreitet, darunter Insektensekrete und Baumsäfte. Womöglich halfen zuckerhaltige Nahrungsquellen den Singvögeln, sich auf andere Kontinente auszubreiten und erfolgreich eine Vielzahl ökologischer Nischen zu besetzen.

Zukünftige Untersuchungen sollen nun entschlüsseln, wie sich das Zucker-Schmecken zusammen mit anderen physiologischen Merkmalen, wie der Verdauung oder dem Stoffwechsel, im Laufe der Evolution entwickelt hat.

Originalpublikation: Yasuka Toda, Meng-Ching Ko, Qiaoyi Liang, Eliot T. Miller, Alejandro Rico-Guevara, Tomoya Nakagita, Ayano Sakakibara, Kana Uemura, Timothy Sackton, Takashi Hayakawa, Simon Yung Wa Sin, Yoshiro Ishimaru, Takumi Misaka, Pablo Oteiza, James Crall, Scott V. Edwards, William Buttemer, Shuichi Matsumura and Maude W. Baldwin: Early origin of sweet perception in the songbird radiation, Science 09 Jul 2021, Vol. 373, Issue 6551, pp. 226-231; DOI: 10.1126/science.abf6505

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