Haben Sie schon mal einen Kolibri beobachtet, der seinen Schnabel tief in eine Trompetenblume steckt? Oder einen Honigfresser, der mit seiner bürstenförmigen Zunge Nektar aus Eukalyptusblüten saugt? Wenn ja, dann haben Sie aus menschlicher Sicht etwas Bemerkenswertes beobachtet: Denn obwohl die meisten Vogelarten keinen oder nur wenig Zucker konsumieren, gibt es einige, die sich fast ausschließlich von Nektar oder süßen Früchten ernähren. Dabei verarbeiten sie enorme Mengen an Zucker, ohne die Krankheiten zu entwickeln, die eine solche Ernährung bei Menschen oder anderen Tieren hervorrufen würde.
Interessanterweise haben Kolibris, Nektarvögel, einige Honigfresser und Papageien unabhängig voneinander die Fähigkeit entwickelt, sich von extrem zuckerhaltiger Nahrung zu ernähren – und das auf verschiedenen Kontinenten, getrennt durch Millionen Jahre Evolutionsgeschichte. Forschende an der Harvard University, dem Max-Planck-Institut für biologische Intelligenz und dem Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseum Frankfurt machten sich nun daran, ein großes Rätsel zu lüften: Haben alle diese Vögel dieselben genetischen Veränderungen durchlaufen, oder hat jede Gruppe ihren eigenen Weg eingeschlagen?
Die Antwort lautet: beides.
Die in Science veröffentlichte Studie untersuchte die genetischen Veränderungen, die hinter den extremen Stoffwechselanpassungen dieser Vögel stehen. Damit baut sie auf frühere Studien auf, die zeigen, wie Vögel Zucker schmecken und extreme Energieanforderungen bewältigen können, wie etwa der Schwebeflug bei Kolibris.
„Eine Ernährung, die reich an Nektar oder Früchten ist, stellt eine einzigartige physiologische Herausforderung dar“, sagt Ekaterina Osipova, Postdoc am Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseum Frankfurt und der Harvard University und Erstautorin der Studie. „Solche Vögel müssen große Mengen Zucker verarbeiten, ohne ihren Organismus dabei zu überlasten. Gleichzeitig gilt es, enorme Flüssigkeitsmengen zu bewältigen und sowohl einen angemessenen Blutdruck, wie auch einen ausgeglichenen Salzhaushalt aufrechtzuerhalten. Die von uns entdeckten genetischen Muster geben ein umfassenderes Bild davon, wie diese Vögel riesige Mengen an Zucker verarbeiten können – eine Fähigkeit, die Menschen fehlt. Und wir können besser verstehen, ob Evolution ähnliche Lösungen für dieselben Herausforderungen findet.“
Gemeinsamkeiten und Unterschiede
Die Forschenden verglichen die Genomsequenzen von zuckerkonsumierenden Vögeln aus Amerika, Australien, Afrika und Asien mit ihren eng verwandten, nicht zuckerfressenden Verwandten.
Dabei identifizierten sie sowohl genetische Veränderungen, die jeweils nur in einer Gruppe vorkamen, als auch die Veränderungen, die in zwei oder mehr Gruppen auftraten. Die Veränderungen betrafen dabei zum einen Gene, die steuern, wie der Körper den Blutdruck über den Wasserhaushalt reguliert und zum anderen Gene, die den Herzrhythmus und den Ionentransport in den Nieren steuern. Dies spiegelt die Herausforderung dieser Vögel wider, sowohl hohe Zuckerkonzentrationen als auch große Flüssigkeitsmengen bewältigen zu müssen. Zudem fanden die Forschenden in allen zuckerfressenden Gruppen wiederholte Veränderungen in Genen, die mit dem Insulin-Signalweg in Zusammenhang stehen.
Unter Tausenden untersuchten Genen fanden die Forschenden nur eines, das bei Arten aller vier zuckerfressenden Gruppen verändert war: MLXIPL, ein Hauptregulator des Zuckerstoffwechsels. Labortests bestätigten, dass dieses Gen bei Kolibris weitaus aktiver ist als das entsprechende Gen bei Mauerseglern, die zwar nah mit Kolibris verwandt sind, aber sich nicht von Zucker ernähren. Die Vögel der vier Gruppen haben sich über Millionen von Jahren hinweg auf verschiedenen Kontinenten entwickelt. Die Tatsache, dass sie unabhängig voneinander dasselbe Gen verändert haben, deutet darauf hin, dass dies für die Bewältigung extremer Zuckermengen in der Ernährung unerlässlich ist. Interessanterweise ist dieses Gen auch für den menschlichen Stoffwechsel wichtig, wodurch es zu einem potenziellen Ziel für das Verständnis verschiedener Krankheiten wird.
„Ich finde es besonders spannend, dass unsere Erkenntnisse neue Fragen zum Stoffwechsel und zur Physiologie aufwerfen und vor allem, wie andere Tiere mit extremen Ernährungsweisen umgehen“, sagt Meng-Ching Ko, Postdoc am MPI für biologische Intelligenz und Erstautorin der Studie. „Die Ernährung unserer Vorfahren war zuckerarm. Viele von uns nehmen heute jedoch weit mehr Zucker zu sich, als der Körper verarbeiten kann. Das Verständnis, wie sich Vögel angepasst haben, könnte letztendlich dazu beitragen, neue therapeutische Ansätze für Diabetes und andere Stoffwechselerkrankungen zu identifizieren.“
Max-Planck-Institut für biologische Intelligenz
Originalpublikation:
Ekaterina Osipova et al.: Convergent and lineage-specific genomic changes shape adaptations in sugar-consuming birds. Science391,eadt1522(2026). DOI:10.1126/science.adt1522
