Kaip laktozės tolerancija išplito tarp žmonių?

Šiais laikais daug žmonių kenčia nuo vadinamojo laktozės netoleravimo. Tai yra nesugebėjimas virškinti šios rūšies cukraus, esančio nefermentuotame piene, ir dėl to kyla problemų, tokių kaip dažnas viduriavimas, vidurių pūtimas ir diskomfortas pilve.

Biologiškai toks netoleravimas būtų natūralu, kad visi suaugę žmonės, nes laktozę gali apdoroti tik jauni žinduoliai. Jiems vystantis, o ypač vaikystėje ir paauglystėje, fermentas, leidžiantis teisingai pasisavinti laktozės junginių cukrus natūraliai išnyksta, nes suaugusiems žinduoliams nereikia vartoti pieno išgyventi.

Kodėl 90 % suaugusių žmonių šiuo metu gali be problemų virškinti laktozę? Šis keistas reiškinys, kurio nėra likusiuose žinduoliuose, mokslo bendruomenėje sukūrė keletą teorijų. ¿Kaip ir kodėl žmonės išsivystė, kad galėtų generuoti fermentą laktazę (kuri leidžia pasisavinti laktozę) suaugusiųjų stadijoje?

• Susijęs straipsnis: "Laktozės netoleravimas: kas tai yra, šios būklės tipai ir priežastys"

Laktozės tolerancija: adaptacijos istorija

Pastaraisiais metais buvo atlikti įvairūs tyrimai, kuriais siekiama išsiaiškinti šią problemą. Kodėl gebėjimas apdoroti laktozę yra toks įprastas suaugusiems žmonėms, nors jokioms kitoms rūšims tai neįmanoma suaugus?

Vienas iš naujausių tyrimų yra 2022 m. atliktas tarpdisciplininės komandos iš Londono universiteto koledžo, Burgoso universiteto ir Bristolio universiteto. Projekte buvo panaudota novatoriška technika, kurią sukūrė Richardas Evershedas ir jo komanda (University of Bristolis): archeologinėse liekanose rastų konteinerių, kuriuose buvo riebalų pėdsakų, analizė pieno produktai. Daugiau nei 7000 mėginių tyrimas parodė, kad pieno vartojimas Europoje buvo paplitęs maždaug prieš 9000 metų, nuo žemės ūkio įsikūrimo, todėl genas, leidžiantis pasisavinti laktozę suaugusiems, turėjo atsirasti maždaug prieš 10 000 metų.

Iki tol labiausiai paplitusi teorija teigė, kad ši genetinė adaptacija atsirado dėl pieno vartojimo išplitimo priešistorėje. Tuo metu, kai ne visada buvo garantuotos išgyvenimui reikalingos maistinės medžiagos, pienas buvo puiki alternatyva, nes jame gausu cukrų ir baltymų. O jei šio maisto vartojimas išplito, asmenys neišvengiamai turėjo prie jo biologiškai prisitaikyti.

Tačiau minėtas tyrimas parodė, kad šis prisitaikymas prie laktozės buvo daugiau natūralios atrankos rezultatas. Mes tai paaiškiname kitame skyriuje.

• Galbūt jus domina: "Biologinės evoliucijos teorija: kas tai yra ir ką ji paaiškina"

laktazės fermentas suaugusiesiems

Pirmiausia, atrodo, tikslinga paaiškinti, iš ko susideda ši adaptacija. Jau komentavome, kad suaugę žmonės iš esmės neturėtų būti pasiruošę virškinti laktozę, nes pienas yra jaunų žinduolių maistas. Tačiau mes jau matėme, kad taip nėra. Kaip atsirado ši adaptacija?

Laktozė yra cukraus junginių rūšis, randama piene.. Kadangi jis susideda iš dviejų cukrų – gliukozės ir galaktozės, abiem komponentams atskirti reikalingas specialus fermentas – elementas, kurio suaugusio žinduolio virškinimo sistema neturi. Nesuvirškinama laktozė kaupiasi storojoje žarnoje. Kai laktozės kiekis yra didelis, atsiranda daugybė problemų, tokių kaip viduriavimas, vidurių pūtimas, pilvo pūtimas ir diskomfortas pilve.

Žinduolių palikuonims yra tam tikros rūšies fermentas – laktazės fermentas, kuris gaminamas plonojoje žarnoje. ir gali „padalyti“ šį dvigubą cukrų į du paprastus cukrus, kuriuos lengvai pasisavina gleivinė. žarnyno. Įprastai, kaip jau minėjome, suaugusiems šio fermento nėra, todėl laktozė organizmo tampa praktiškai nevirškinama.

Tačiau įžangoje pakomentavome, kad Šiuo metu 90 % suaugusių žmonių virškinimo sistemoje turi fermentą laktazę, o tai reiškia, kad nerauginto pieno virškinimas nesukelia problemų. Bet kas atsitiks su likusiais 10%? Kodėl vieni žmonės evoliucionavo link laktozės asimiliacijos, o kiti netoleravo laktozės?

• Susijęs straipsnis: "Bazinis metabolizmas: kas tai yra, kaip jis matuojamas ir kodėl tai leidžia mums išgyventi"

Natūrali atranka?

Universiteto koledžo, Burgoso universiteto ir Bristolio universiteto atliktas tyrimas iškėlė galimybę, kad šį neįprastą prisitaikymą lėmė natūrali atranka. Atsižvelgiant į tai, kad, remiantis skeleto liekanų analize, šis genas pradėjo atsirasti tik po žemės ūkio gimimo, galime daryti išvadą kad, kai derlius buvo skurdus ir dėl to kilo badas, žmonės naudojosi pienu, kad aprūpintų maistinėmis medžiagomis būtina.

Sveikiems asmenims pieno vartojimas be jo virškinimui reikalingo geno sukelia tokį diskomfortą, kokį jau minėjome, tačiau tai nebūtinai baigiasi mirtimi. Tačiau jei asmuo, kuriam trūksta mitybos (ir todėl yra daug labiau pažeidžiamas ligų) vartoja laktozę neturėdami fermento laktazės virškinimo sistemoje, viduriuoja pasekmė jie gali sukelti dehidratacijos būseną, kuri šiuo atveju gali sukelti mirtinų komplikacijų.

Taip mano Burgoso universiteto mokslininkas José Miguelis Carretero. projektą ir kuriame 2014 m., vadovaujamas Marko Thomaso, jis analizavo Portalón de Cueva mero palaikus, m. Atapuerca. Carretero tikina, kad todėl prisitaikymas prie laktozės būtų turbokompresorizuota natūrali atranka, pagal kurią individai, pasiekę reprodukcinį amžių jie buvo tie, kurie sukūrė geną pienui virškinti, nes netoleruojantys mirė daug anksčiau dėl komplikacijų, kilusių netolerancija.

Remiantis šia teorija, tik per šią natūralią atranką ši keista genetinė mutacija, žinoma kaip laktazės išlikimas, Europos, Azijos, Artimųjų Rytų ir Afrikos populiacijose maždaug 10 000 metų laikotarpiu.

• Galbūt jus domina: "Darvino įtaka psichologijai, 5 taškai"

Svaiginančiai greita adaptacija

Šis tyrimas nėra pirmasis (ir tikriausiai nebus paskutinis), kuriame analizuojama suaugusių žmonių prisitaikymo prie laktozės raida. 2020 m. kitame Mainco Johaneso Gutenbergo universiteto (Vokietija) vadovaujamame tyrime buvo išanalizuoti daugiau nei 130 žmonių skeleto liekanos, rastos Tollensės upės purve į šiaurę nuo Berlyno.

Šie palaikai, be informacijos apie geną, atrado labai aktualią informaciją tiriant Europos priešistorę: Tolense slėnyje apie 1300 m. C., svarbus mūšis tarp klanų, kuris greičiausiai buvo didžiausias karas Europoje bronzos amžiuje. Tarp rastų kaulų buvo fragmentų, kuriuose vis dar buvo strėlių antgalių, taip pat bukais sutraiškytų kaukolių.

Tačiau, nepaisant istorijos, šie palaikai suteikė reikšmingos informacijos apie laktazės išlikimą suaugusiems ir jos raidą laikui bėgant. Buvo nustatyta, kad tik vienas iš aštuonių iš analizuotų asmenų turėjo šį geną; daug mažesnis procentas nei turime šiuo metu.

Kitaip tariant, prisitaikymas prie laktozės išsivystė nepaprastai greitai, nes tik per 120 kartų (kurios ir atskiria šios dabartinių žmonių Tollense slėnio liekanos) šiam cukrui toleruojančių asmenų procentas padidėjo iki devynių iš kiekvieno dešimt. Greita ir labai efektyvi evoliucija, leidusi suaugusiems žmonėms išgyventi ligų ir bado laikus.