我国学者与海外合作者在鸟类酸味感知功能演化介导的环境适应领域取得进展

图 鸟类酸味感知功能演化介导的环境适应机制

　　在国家重点研发计划和国家自然科学基金项目（批准号：32370538、31930015）等资助下，中国科学院昆明动物研究所赖仞课题组联合德国马克斯·普朗克生物智能研究所Maude W. Baldwin团队揭示了鸟类通过酸味觉受体适应性演化实现对酸耐受，研究成果以“鸟类酸味耐受的分子演化（Molecular evolution of sour tolerance in birds）”为题，于2025年6月19日发表于《科学》（Science）杂志。论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adr7946。

　　鸟类营养感知的进化促进了其对食物资源的灵活适应与新食物开发，这对物种多样性演化至关重要。水果作为重要的能量来源，被许多鸟类广泛采食，尤其在食物短缺和迁徙时期。然而，尽管鸟类与水果之间存在着非常久远且长期的互动，但它们如何感知并耐受水果中高浓度有机酸的问题，至今仍未得到解答。

　　近期多项研究表明OTOP1是哺乳动物酸味觉受体，但是由于缺乏相关的激动剂或抑制剂，限制了OTOP1酸响应相关机制的研究。赖仞团队在前期工作中识别了几种生物毒素分子可以抑制或激活OTOP1，为研究OTOP1酸响应相关机制打下了基础。该团队近期研究发现鸟类OTOP1在低pH下被酸抑制，减少酸味神经信号产生及其诱发的生理反应，进而降低水果中高浓度有机酸带来的不适感。鸣禽OTOP1基因敲入小鼠对酸味的神经信号反应显著降低，药理学干预鸽和金丝雀酸味受体OTOP1，显著削弱了二者对酸的耐受能力，证实了该受体在鸟类酸味感知及酸耐受中的核心作用。深入分析表明，四个关键氨基酸位点（H239、L306、H314、G378）赋予了鸟类OTOP1酸抑制特性。而鸣禽OTOP1的单个氨基酸残基突变（G378）进一步增强了其耐受酸味的能力，其耐受酸的能力高于非鸣禽。鸟类祖先酸味受体重建结果表明鸣禽的酸耐受增强与甜味感知能力的获得存在协同进化的可能，这可能推动其食性多样化，从而助推其环境适应和占据更广阔的生态空间。

　　该研究不仅揭示了动物感官适应环境的精妙机制，还为理解鸟类与植物的协同演化及其环境适应提供了线索，深化了对鸟类辐射演化的理解，为感觉受体的功能演化以适应鸟类生存提供新的见解。