Ein Forschungsteam der Universität zu Köln hat in Zusammenarbeit mit Kollegen vom Leibniz-Institut für Lebensmittel-Systembiologie in Freising einen Rezeptor für bitteren Geschmack in zwölf verschiedenen Knorpelfischen (Haie und Rochen) entdeckt. Der Rezeptor gehört zu den sogenannten Geschmacksrezeptoren Typ 2 (T2R), die den Menschen auch dazu bringen, bittere und potenziell giftige Lebensmittel wahrzunehmen.
Bisher ging man davon aus, dass solche Rezeptoren nur bei knöchernen Wirbeltieren vorkommen. Die Arbeit wurde unter dem Titel „Ein singulärer Hai-Bittergeschmacksrezeptor liefert Einblicke in die Evolution der Bittergeschmackswahrnehmung“ im veröffentlicht Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften.
In der Vergangenheit verfügte die molekulare Forschung nur über begrenzte Informationen über Haie, da ihre Genome oft relativ groß sind. Daher ist die Sequenzierung oft komplexer und dauert länger als bei vielen anderen Tieren. Heutzutage sind die Techniken jedoch ausgereifter und liefern immer mehr Informationen über die Gensequenzen vieler Knorpelfische.
Dies ermöglichte den Neurobiologen Privatdozenten Dr. Maik Behrens und Tatjana Lang vom Leibniz-Institut für Lebensmittel-Systembiologie und Professorin Dr. Sigrun Korsching vom Institut für Genetik der Universität zu Köln, gezielt nach Bittergeschmacksrezeptoren in Knorpelfischen zu suchen.
Zwölf von siebzehn untersuchten Knorpelfischgenomen enthielten Gene für die Geschmacksrezeptoren Typ 2, wobei in jeder Art nur ein T2R-Gen vorhanden war. Die Forscher nannten dieses einzelne Gen T2R1. Die Tatsache, dass nur ein einziges T2R-Gen gefunden wurde, legt nahe, dass es sich um die ursprüngliche Form dieser Bittergeschmacksrezeptoren handelt, die durch Genduplikation und anschließende unterschiedliche Spezialisierung der resultierenden Rezeptoren nicht verändert wurde.
„Diese Erkenntnisse geben uns neue Einblicke in die Evolution dieser Rezeptoren: Wir können fast 500 Millionen Jahre auf den molekularen und funktionellen Ursprung einer ganzen Familie von Bittergeschmacksrezeptoren zurückblicken. Denn so alt ist der letzte gemeinsame Vorfahre von Knorpel und Knochen.“ Fisch ist“, sagt Sigrun Korsching.
Die Autoren haben außerdem das T2R1-Gen des Bambushais (C. plagiosum) und des Katzenhais (S. canicula) in immortalisierte Zelllinien eingeschleust. Die Ergebnisse zeigten, dass beide Haie auch vom Menschen wahrgenommene Bitterstoffe wie Colchicin oder Gallensäure schmecken können. Bei einem Screening von 94 menschlichen Bitterstoffen wurden elf Stoffe identifiziert, die auch die Rezeptoren der Haie aktivieren könnten.
Einige dieser elf Substanzen aktivieren auch die Bittergeschmacksrezeptoren des „lebenden Fossils“ Quastenflosser (Latimeria chalumnae), einer alten Knochenfischart, wie die Autoren in einer früheren Studie gezeigt haben. Sigrun Korsching fasst zusammen: „Es ist erstaunlich, in welchem Ausmaß diese Funktion erhalten geblieben ist, und zwar über die gesamte Evolution der Wirbeltiere hinweg.“
Mehr Informationen:
Behrens, Maik et al.: Ein einzigartiger Bittergeschmacksrezeptor bei Haien bietet Einblicke in die Entwicklung der Wahrnehmung von Bittergeschmack. Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften (2023). DOI: 10.1073/pnas.2310347120. doi.org/10.1073/pnas.2310347120