Możesz nie zdawać sobie z tego sprawy, ale ten przydomowy karmnik dla kolibrów wypełniony wodą z cukrem jest naturalnym eksperymentem fermentacyjnym – drożdże osiedlają się i zamieniają część cukru w alkohol.
To samo dotyczy kwiatów wypełnionych nektarem, które są idealnym miejscem gromadzenia się drożdży – rodzaju grzybów – oraz bakterii metabolizujących cukier i produkujących etanol.
Dla biologa z Berkeley, Roberta Dudleya z Uniwersytetu Kalifornijskiego, rodzi to wiele pytań. Ile alkoholu spożywają kolibry podczas codziennych poszukiwań pożywienia? Czy alkohol ich pociąga, czy odpycha? Ponieważ alkohol jest naturalnym produktem ubocznym słodkiego owocowego i kwiatowego nektaru wytwarzanego przez rośliny, czy etanol jest nieuniknioną częścią diety kolibrów i wielu innych zwierząt?
„Kolibry zjadają 80% swojej masy ciała dziennie w nektarze” – powiedział Dudley, profesor biologii integracyjnej z UC Berkeley. „Większość to woda, a pozostała część to cukier. Ale nawet jeśli stężenie etanolu jest bardzo niskie, to spożycie objętościowe dałoby dużą dawkę etanolu, gdyby tam był. Być może dzięki karmnikom nie tylko uprawiamy ziemię kolibry, za każdym razem, gdy wchodzą, zapewniamy miejsce przy barze”.
Podczas najgorszej pandemii COVID-19, kiedy testowanie tych pytań stało się trudne w dziczy Ameryki Środkowej i Afryki, gdzie występują żywiące się nektarem słoneczniki, zlecił kilku studentom eksperymentowanie na hummerach odwiedzających karmnik przed jego domem. w oknie biurowym, aby dowiedzieć się, czy alkohol w wodzie z cukrem był dla niego zniechęcający, czy podniecający. Wszyscy trzej badani byli samcami kolibrów Anny (Calypte anna), całorocznymi mieszkańcami Bay Area.
Wyniki tego badania, opublikowane w tym tygodniu w czasopiśmie Royal Society Open Science, pokazują, że kolibry chętnie popijają wodę z cukrem do 1% objętościowo, uznając ją za równie atrakcyjną jak zwykła woda z cukrem.
Jednak wydają się być tylko umiarkowanymi pijakami, ponieważ popijają tylko o połowę mniej niż normalnie, gdy woda z cukrem zawiera 2% alkoholu.
„Zużywają taką samą całkowitą ilość etanolu, po prostu zmniejszają objętość spożywanego 2% roztworu. To było naprawdę interesujące” – powiedział Dudley. „To był rodzaj efektu progowego i zasugerował nam, że cokolwiek jest w prawdziwym świecie, prawdopodobnie nie przekracza 1,5%.
Kiedy on i jego koledzy zbadali poziom alkoholu w wodzie z cukrem, która znajdowała się w karmniku przez dwa tygodnie, stwierdzili znacznie niższe stężenie: około 0,05% objętości.
„Teraz 0,05% po prostu nie brzmi jak dużo i tak nie jest. Ale znowu, jeśli zjadasz 80% swojej masy ciała dziennie, przy 0,05% etanolu, otrzymujesz znaczną ilość etanolu w stosunku do do masy ciała” – powiedział. „Wszystko jest więc zgodne z ideą, że istnieje naturalna, przewlekła ekspozycja na fizjologicznie znaczące poziomy etanolu pochodzącego z tego źródła odżywczego”.
„Spalają alkohol i metabolizują go tak szybko. Podobnie z cukrami. Więc prawdopodobnie nie widzą żadnego rzeczywistego efektu. Nie upijają się” – dodał.
Badania są częścią długoterminowego projektu Dudleya i jego kolegów z UC Berkeley – herpetologa Jima McGuire’a i eksperta od ptaków Rauri Bowie, profesorów biologii integracyjnej i kuratorów w Muzeum Zoologii Kręgowców UC Berkeley. Starają się zrozumieć rolę, jaką alkohol odgrywa w diecie zwierząt, szczególnie w tropikach, gdzie owoce i słodki nektar łatwo fermentują, a alkohol nie może nie być spożywany przez zwierzęta jedzące owoce lub popijające nektar.
„Czy alkohol ma jakiś wpływ na zachowanie? Czy stymuluje żerowanie przy niskich poziomach? Czy motywuje do częstszego odwiedzania kwiatu, jeśli dostaje nie tylko cukier, ale także etanol? Nie mam odpowiedzi na te pytania. Ale to eksperymentalnie do przyjęcia” – powiedział.
Część tego projektu, finansowanego przez National Science Foundation, obejmuje badanie zawartości alkoholu w owocach w Afryce i nektarze w kwiatach w Ogrodzie Botanicznym UC. Nie przeprowadzono systematycznych badań zawartości alkoholu w owocach i nektarach ani spożycia alkoholu przez popijające nektar ptaki, owady lub ssaki, ani przez zwierzęta żywiące się owocami, w tym naczelne.
Ale kilka pojedynczych badań jest sugestywnych. Badanie z 2008 roku wykazało, że nektar z kwiatów palmy spożywany przez ryjówki drzewiaste, które są małymi, podobnymi do szczurów zwierzętami w Zachodniej Malezji, zawierał alkohol do 3,8% objętości. Inne badanie, opublikowane w 2015 r., wykazało stosunkowo wysokie stężenie alkoholu – do 3,8% – w nektarze zjadanym przez lorisa, rodzaj naczelnych, oraz że zarówno lorisy, jak i aye-ayes, inny naczelny, preferowały nektar z wyższą zawartością alkoholu.
Nowe badanie pokazuje, że ptaki prawdopodobnie spożywają również alkohol wytwarzany w wyniku naturalnej fermentacji.
„To jest pierwsza demonstracja spożycia etanolu przez ptaki, cytuję, na wolności. Używam tego wyrażenia ostrożnie, ponieważ jest to eksperyment laboratoryjny i pomiar karmnika” – powiedział Dudley. „Ale powiązanie z naturalnymi kwiatami jest oczywiste. To tylko pokazuje, że ptaki żywiące się nektarem, a nie tylko ssaki żywiące się nektarem, nie tylko zwierzęta jedzące owoce, są potencjalnie narażone na etanol jako naturalną część ich diety”.
Powiedział, że następnym krokiem jest zmierzenie, ile etanolu naturalnie występuje w kwiatach i określenie, jak często jest on spożywany przez ptaki. Planuje rozszerzyć swoje badania na sunbirdy Starego Świata i miodożerców w Australii, z których oba zajmują niszę popijającą nektar, którą mają kolibry w Ameryce.
Dudley od lat ma obsesję na punkcie używania i nadużywania alkoholu, aw książce The Drunken Monkey z 2014 r., Dlaczego pijemy i nadużywamy alkoholu, przedstawił dowody na to, że pociąg ludzi do alkoholu jest ewolucyjną adaptacją mającą na celu poprawę przeżycia wśród naczelnych. Dopiero wraz z nadejściem przemysłowej produkcji alkoholu nasza atrakcyjność przekształciła się w wielu przypadkach w nadużywanie alkoholu.
„Dlaczego ludzie w ogóle piją alkohol, w przeciwieństwie do octu lub innych 10 milionów związków organicznych? I dlaczego większość ludzi faktycznie go metabolizuje, spala i używa całkiem skutecznie, często w połączeniu z jedzeniem, ale to niektórzy ludzie też konsumują w nadmiarze?” on zapytał.
„Myślę, że aby lepiej zrozumieć ludzką atrakcyjność alkoholu, naprawdę musimy mieć lepsze systemy modeli zwierzęcych, ale także uświadomić sobie, że naturalna dostępność etanolu jest w rzeczywistości znaczna, nie tylko dla naczelnych, które żywią się owocami i nektarem. , ale także dla całej masy innych ptaków, ssaków i owadów, które również żywią się kwiatami i owocami” – powiedział. „Biologia porównawcza spożycia etanolu może dać wgląd we współczesne wzorce konsumpcji i nadużywania przez ludzi”.
Oprócz McGuire’a i Bowiego, innymi współautorami artykułu są byli studenci studiów licencjackich Julia Choi i Lilianne Lee, doktorant Aleksey Maro i doktor habilitowany Ammon Corl, wszyscy z UC Berkeley. Prace były wspierane przez Narodową Fundację Nauki (DEB-1831833) oraz program dla studentów studiów licencjackich na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley.