Un studiu descoperă că zborul planat al colibri a evoluat probabil din cauza unei gene pierdute

Un studiu descoperă că zborul planat al colibri evoluat probabil din cauza unei gene pierdute. Pasărea colibri, originară din America de Nord și de Sud, este una dintre cele mai mici și mai agile păsări din lume. Adesea abia dacă sunt mai mari decât un deget mare, ele sunt singurele specii de păsări care pot zbura nu numai înainte, ci și înapoi sau în lateral. Zborul lor plutitor caracteristic face posibil acest lucru.

Cu toate acestea, zborul planat este extrem de solicitant din punct de vedere energetic. Într-un studiu genomic publicat în revista Science, o echipă internațională de oameni de știință condusă de profesorul Michael Hiller de la Centrul LOEWE pentru genomică translațională a biodiversității (LOEWE-TBG) din Frankfurt, Germania, a investigat adaptările evolutive ale metabolismului care ar fi putut permite abilitățile unice de zbor a păsării colibri.

Colibri își bat aripile de până la 80 de ori pe secundă

În timpul zborului în aer liber, colibri își bat aripile de până la 80 de ori pe secundă, creând sunetul caracteristic de zumzet. Nicio altă formă de locomoție din regnul animal nu consumă mai multă energie. În consecință, metabolismul lor funcționează la turație maximă și este mai activ decât cel al oricărei alte vertebrate. Pentru a-și satisface necesarul de energie, colibri se bazează pe zahărul din nectarul florilor. Metabolismul păsărilor colibri are, de asemenea, câteva caracteristici distinctive: Aceștia absorb rapid zahărul, au enzime foarte active care procesează zaharurile și pot metaboliza fructoza la fel de eficient ca și glucoza – spre deosebire, de exemplu, de oameni.

De ce plutește pasărea colibri

Cercetătorii de la Frankfurt și Dresda au descoperit acum modul în care acest lucru este benefic pentru celulele mușchilor de zbor care permit colibri să plutească. În cadrul studiului lor, au secvențiat genomul pitulicei cu coadă lungă (Phaethornis superciliosus) și au comparat acest genom și alte genomuri de colibri cu genomurile altor 45 de păsări, cum ar fi găina, porumbelul sau vulturul.

Ei au descoperit că gena care codifică enzima musculară FBP2 (fructoză bifosfatază 2) a fost pierdută la toate păsările colibri studiate. Interesant este că investigațiile ulterioare au arătat că această genă fusese deja pierdută la strămoșul comun al tuturor păsărilor colibri în viață, în timpul perioadei în care au evoluat zborul în aer liber și hrănirea cu nectar – în urmă cu aproximativ 48-30 de milioane de ani.

„Experimentele noastre au arătat că inactivarea țintită a genei FBP2 în celulele musculare îmbunătățește metabolismul zahărului. Mai mult, numărul și activitatea mitocondriilor producătoare de energie crește în celulele lipsite de FBP2. Toate acestea au fost deja observate în mușchii de zbor ai colibri”, explică primul autor, Dr. Ekaterina Osipova, în prezent cercetător postdoctoral la Universitatea Harvard și anterior cercetător la Institutul Max Planck de Biologie Celulară Moleculară și Genetică din Dresda și la LOEWE-TBG din Frankfurt.

„Deoarece gena FBP2 este exprimată doar în celulele musculare, rezultatele noastre sugerează că pierderea acestei gene la strămoșul colibri a fost probabil un pas cheie în evoluția adaptărilor musculare metabolice necesare pentru zborul în aer liber”, adaugă conducătorul studiului, Michael Hiller, profesor de genomică comparată la LOEWE-TBG și la Societatea Senckenberg pentru cercetarea naturii.

Pe lângă pierderea genei FBP2, la colibri au avut loc probabil și alte modificări genomice importante. Mai multe alte gene care joacă roluri importante în metabolismul zahărului prezintă modificări ale aminoacizilor la colibri, probabil din cauza selecției dirijate. „Relevanța schimbărilor din aceste gene pentru adaptările evolutive în metabolismul colibri trebuie clarificată prin studii și experimente suplimentare”, a declarat Hiller.