研究人员发现了TAS1R基因家族的显着多样性，该基因家族负责脊椎动物的味觉感知。这一发现来自全基因组调查，揭示了味觉受体的进化历史，并在为各种动物物种开发特殊食品方面具有潜在的应用。
一项全基因组调查揭示了脊椎动物味觉受体进化的巨大多样性。
味觉感知是一种批判性意识，在区分营养食品和潜在毒素方面起着关键作用。这体现在我们对甜味和咸味的偏爱上，这符合人体对碳水化合物和蛋白质的需求。由于其进化意义，全球科学家正在探索味觉受体的起源和发展。了解各种生物体摄食行为的这些方面有助于更广泛地了解我们星球上的生命历史。
我们味觉调色板中的重要味道之一是鲜味或咸味，它与蛋白质有关，蛋白质是许多生物饮食的重要组成部分。味觉受体 1 型 （T1R） 检测哺乳动物的甜味和鲜味。这种味觉受体由 TAS1R 编码，TAS1R 是一个基因家族，包括 TAS1R1、TAS1R2 和 TAS1R3，来自骨脊椎动物的共同祖先。然而，在腔棘鱼和软骨鱼类中没有观察到这种基因模式，在这些鱼类中已经鉴定出“分类学上未放置”的TAS1R基因，这表明对味觉受体的进化历史的理解不完整。
发现新的 TAS1R 组
然而，现在，由近台大学的Hidenori Nishihara副教授和日本明治大学的Yoshiro Ishimaru教授领导的研究小组在TAS1R家族中发现了五个新的，以前未被发现的群体。这一发现是对包括所有主要鱼类在内的有颌脊椎动物进行全基因组调查的结果。
由近代大学的研究人员领导的一项新研究确定了TAS1R家族（TAS1R 4、5、6、7和8）中的五组新的鲜味和甜味受体，以及TAS1R2和TAS1R3基因的多样性。图片来源：近台大学的 Hidenori Nishihara
该研究于2023年12月13日发表在《自然生态与进化》杂志上，包括明治大学高级助理教授Yasuka Toda，Jikei大学医学院的Masataka Okabe教授，国立遗传学研究所的Shigehiro Kuraku教授和东京大学的项目副教授Shinji Okada的贡献。
“我们的研究表明，与大多数现代脊椎动物相比，脊椎动物祖先拥有更多的T1R。这些发现挑战了在进化过程中只保留了三个T1R家族成员的范式，“Nishihara教授说。
研究人员将新的味觉受体基因命名为TAS1R4、TAS1R5、TAS1R6、TAS1R7和TAS1R8，根据它们在具有共同祖先的物种中的分布进行分类。研究人员发现TAS1R4基因存在于蜥蜴、蝾螈、肺鱼、腔棘鱼、双鱼和软骨鱼中，但在哺乳动物、鸟类、鳄鱼、海龟和硬骨鱼中不存在。
颜色键指示各种 T1R 成员的名称。树枝上填充的彩色圆圈表示 TAS1R 成员的存在，而开放的圆圈表示它们不存在。开放圆圈上方的箭头表示 TAS1R 成员在分支处丢失。图片来源：近台大学的 Hidenori Nishihara
此外，发现蝾螈、肺鱼和腔棘鱼具有TAS1R5。研究人员观察到TAS1R5、TAS1R1和TAS1R2之间存在密切的进化关系，表明这些基因之间存在共同的祖先。软骨鱼只拥有TAS1R6。值得注意的是，研究人员发现TAS1R6是从导致TAS1R1、TAS1R2和TAS1R5基因的相同祖先基因进化而来的。 蝾螈和蜥蜴拥有 TAS1R7，而双鱼和肺鱼拥有 TAS1R8。研究人员确定，这两个基因起源于有颌脊椎动物的共同祖先。
TAS1R基因的多样性和重复性
除了这些新基因外，该研究还揭示了现有TAS1R基因的多样性。例如，他们发现骨脊椎动物的TAS1R3可以分为TAS1R3A和TAS1R3B。TAS1R3A存在于四足动物和肺鱼中，而TAS1R3B存在于两栖动物、肺鱼、腔棘鱼和射线鳍鱼中。此外，基因组调查发现 TAS1R2 已分化为两个不同的组（TAS1R2A 和 TAS1R2B），挑战了 TAS1R2 形成单个基因组的传统观点。
“我们发现TAS1R系统发育树总共由11个TAS1R分支组成，揭示了意想不到的基因多样性，”Nishihara教授补充道。
研究结果还表明，第一个TAS1R基因出现在大约6.15-4.73亿年前的有颌脊椎动物中。然后，该基因经过多次复制，在骨脊椎动物的共同祖先中产生了九个味觉受体基因（TAS1R1,2A，2B，3A，3B，4,5,7和8）。随着时间的流逝，其中一些基因在不同的谱系中丢失，哺乳动物和硬骨动物仅保留了三个TAS1R（哺乳动物中的TAS1R1，TAS1R2A和TAS1R3A）。
除了揭示进化史外，这些发现还具有实际应用。西原教授向我们解释这些，他说：“这些发现使我们更容易推断出不同脊椎动物的口味偏好。反过来，这可以具有潜在的应用，例如开发宠物食品和引诱剂，以满足鱼类、两栖动物和爬行动物的喜好。
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