Mango de garganta negra flotando. Foto de Chelsea Sampson/Shutterstock

Los colibríes, nativos de América del Norte y del Sur, se encuentran entre las aves más pequeñas y ágiles del mundo. A menudo apenas más grandes que un pulgar, son las únicas especies de aves que pueden volar no solo hacia adelante, sino también hacia atrás o hacia los lados. su vuelo flotante característico lo hace posible.

Sin embargo, flotar requiere mucha energía. En un estudio genómico publicado en la revista Science, un equipo internacional de científicos dirigido por el Prof. Michael Hiller en el Centro LOEWE para la Genómica Traslacional de la Biodiversidad (LOEWE-tBG) en Frankfurt, Alemania, investigó las adaptaciones evolutivas del metabolismo que pueden tener habilitó las habilidades de vuelo únicas de los colibríes.

Durante el vuelo estacionario, los colibríes baten sus alas hasta 80 veces por segundo, creando el característico zumbido. Ninguna otra forma de locomoción en el reino animal consume más energía. En consecuencia, su metabolismo funciona a toda velocidad y es más activo que el de cualquier otro vertebrado. para satisfacer sus necesidades energéticas, los colibríes dependen del azúcar del néctar de las flores. El metabolismo de los colibríes también tiene algunas características distintivas: absorben el azúcar rápidamente, tienen enzimas altamente activas que procesan los azúcares y pueden metabolizar la fructosa con la misma eficiencia que la glucosa, a diferencia, por ejemplo, de los humanos.

Investigadores de Frankfurt y Dresden ahora han descubierto cómo el metabolismo de las aves beneficia a las células de los músculos de vuelo que permiten a los colibríes flotar. En su estudio, secuenciaron el genoma del ermitaño de cola larga (Phaethornis superciliosus) y compararon este y otros genomas de colibríes con los genomas de otras 45 aves, como pollos, palomas y águilas.

descubrieron que el gen que codifica la enzima muscular FBP2 (fructosa bisfosfatasa 2) se había perdido en todos los colibríes estudiados. Curiosamente, investigaciones posteriores mostraron que este gen ya se había perdido en el ancestro común de todos los colibríes vivos, durante un período en el que evolucionó el vuelo suspendido y la alimentación de néctar, hace alrededor de 48 a 30 millones de años.

“Nuestros experimentos demostraron que la inactivación dirigida del gen FBP2 en las células musculares mejora el metabolismo del azúcar. Además, el número y la actividad de las mitocondrias productoras de energía aumenta en las células que carecen de FBP2. Todo esto ya se ha observado en los músculos de vuelo de los colibríes”, explica la primera autora, la Dra. Ekaterina Osipova, actualmente becaria postdoctoral en la Universidad de Harvard y anteriormente científica en el Instituto Max Planck de Biología Celular Molecular y Genética en Dresde y el LOEWE- tBG en Fráncfort.

“Dado que el gen FBP2 solo se expresa en las células musculares, nuestros resultados sugieren que la pérdida de este gen en el ancestro del colibrí probablemente fue un paso clave en la evolución de las adaptaciones musculares metabólicas requeridas para el vuelo estacionario”, agrega el líder del estudio Michael Hiller, profesor. de Genómica Comparada en LOEWE-tBG y Senckenberg Society for Nature Research.

Además de la pérdida del gen FBP2, probablemente ocurrieron otros cambios genómicos importantes en los colibríes. Varios otros genes que juegan un papel importante en el metabolismo del azúcar exhiben cambios de aminoácidos en los colibríes, probablemente debido a la selección dirigida. “La relevancia de los cambios en estos genes para las adaptaciones evolutivas en el metabolismo de los colibríes debe aclararse mediante más estudios y experimentos”, dijo Hiller.