Hoe verspreidde lactosetolerantie zich onder mensen?

Tegenwoordig zijn er veel mensen die last hebben van de zogenaamde lactose-intolerantie. Dit is het onvermogen om dit soort suiker, aanwezig in niet-gefermenteerde melk, te verteren en wat leidt tot problemen zoals frequente diarree, winderigheid en buikpijn.

Biologisch gezien zou het voor alle volwassen mensen natuurlijk zijn om deze intolerantie te vertonen, aangezien het vermogen om lactose te verwerken alleen aanwezig is bij jonge zoogdieren. Terwijl ze zich ontwikkelen, en vooral tussen kindertijd en adolescentie, het enzym dat een correcte assimilatie mogelijk maakt Lactose samengestelde suikers verdwijnen vanzelf, aangezien volwassen zoogdieren geen melk hoeven te consumeren overleven.

Waarom kan dan 90% van de volwassen mensen op dit moment zonder problemen lactose verteren? Dit merkwaardige fenomeen, afwezig in de rest van de zoogdieren, heeft geleid tot verschillende theorieën binnen de wetenschappelijke gemeenschap. ¿Hoe en waarom mensen zijn geëvolueerd om het enzym lactase te kunnen genereren (die de assimilatie van lactose mogelijk maakt) in hun volwassen stadium?

• Gerelateerd artikel: "Lactose-intolerantie: wat het is, soorten en oorzaken van deze aandoening"

Lactosetolerantie: verhaal van een aanpassing

De afgelopen jaren zijn er verschillende onderzoeken uitgevoerd die hier enig licht op willen werpen. Waarom is het vermogen om lactose te verwerken zo gewoon bij volwassen mensen, terwijl dit bij geen enkele andere soort mogelijk is tijdens de volwassenheid?

Een van de meest recente studies is die van 2022, gepromoot door een interdisciplinair team van University College London, de University of Burgos en de University of Bristol. Het project maakte gebruik van een baanbrekende techniek, ontwikkeld door Richard Evershed en zijn team (University of Bristol): de analyse van containers gevonden in archeologische overblijfselen die sporen van vet bevatten zuivel. Dat bleek uit de studie van meer dan 7.000 monsters melkconsumptie was ongeveer 9.000 jaar geleden wijdverbreid in Europa, vanaf de oprichting van de landbouw, en dat daarom het verschijnen van het gen dat de assimilatie van lactose bij volwassenen mogelijk maakt, ongeveer 10.000 jaar geleden moet zijn verschenen.

De tot dan toe meest verspreide theorie beweerde dat deze genetische aanpassing is ontstaan ​​als gevolg van de uitbreiding van de melkconsumptie tijdens de prehistorie. In een tijd waarin de noodzakelijke voedingsstoffen om te overleven niet altijd gegarandeerd waren, bood melk een perfect alternatief, omdat het rijk is aan suikers en eiwitten. En als de consumptie van dit voedsel zich verspreidde, moesten individuen zich er onvermijdelijk biologisch aan aanpassen.

Het geciteerde onderzoek heeft echter aangetoond dat deze aanpassing aan lactose meer het gevolg was van natuurlijke selectie. We leggen het uit in een ander deel.

• Mogelijk bent u geïnteresseerd in: "De theorie van biologische evolutie: wat het is en wat het verklaart"

lactase-enzym bij volwassenen

Ten eerste lijkt het gepast om uit te leggen waaruit deze aanpassing bestaat. We hebben al opgemerkt dat volwassen mensen in principe niet bereid moeten zijn om lactose te verteren, aangezien melk het voedsel is van jonge zoogdieren. We hebben echter al gezien dat dit niet het geval is. Hoe is deze aanpassing tot stand gekomen?

Lactose is een soort suikerverbinding die in melk wordt aangetroffen.. Omdat het bestaat uit twee suikers, glucose en galactose, is er een speciaal enzym nodig om beide componenten te scheiden, een element dat het spijsverteringssysteem van een volwassen zoogdier niet bezit. Lactose is niet verteerbaar en wordt opgeslagen in de dikke darm. Wanneer de lactosebelasting hoog is, treden er een aantal problemen op, zoals diarree, winderigheid, een opgeblazen gevoel en buikpijn.

Bij nakomelingen van zoogdieren is een type enzym aanwezig, het lactase-enzym, dat wordt geproduceerd in de dunne darm. en is in staat deze dubbele suiker te "splitsen" in twee enkelvoudige suikers, die gemakkelijk door het slijmvlies worden opgenomen darm. Normaal gesproken, zoals we al hebben vermeld, is dit enzym niet aanwezig bij volwassenen, dus lactose wordt praktisch onverteerbaar door het lichaam.

In de inleiding merkten we echter op dat, momenteel heeft 90% van de volwassen mensen het lactase-enzym in hun spijsverteringsstelsel, waardoor de vertering van niet-gefermenteerde melk geen probleem vormt. Maar wat gebeurt er met de overige 10%? Waarom evolueerden sommige mensen naar lactose-assimilatie, terwijl anderen lactose-intolerant bleven?

• Gerelateerd artikel: "Basaal metabolisme: wat het is, hoe het wordt gemeten en waarom het ons in staat stelt te overleven"

Een natuurlijke selectie?

De studie van University College, de University of Burgos en de University of Bristol bracht de mogelijkheid naar voren dat deze ongebruikelijke aanpassing te wijten was aan natuurlijke selectie. Aangezien, volgens de analyse van skeletresten, dit gen pas aanwezig begon te worden na de geboorte van de landbouw, kunnen we hieruit afleiden dat mensen, toen de gewassen slecht waren en er hongersnoden uitbraken, hun toevlucht namen tot melk om voedingsstoffen te leveren nodig.

Bij gezonde personen veroorzaakt de consumptie van melk zonder het gen dat nodig is voor de vertering ervan ongemak zoals we al hebben genoemd, maar het leidt niet noodzakelijkerwijs tot de dood. Als een persoon echter een voedingstekort heeft (en daardoor veel kwetsbaarder is voor ziekten) lactose consumeren zonder het lactase-enzym in hun spijsverteringsstelsel te hebben, diarree gevolg ze kunnen een zodanige staat van uitdroging veroorzaken dat het in dit geval fatale complicaties kan hebben.

Dit is de mening van José Miguel Carretero, een onderzoeker aan de Universiteit van Burgos, die hierbij aanwezig is project en waarin hij in 2014 onder leiding van Mark Thomas de overblijfselen van de Portalón de Cueva Mayor analyseerde, in Atapuerca. Carretero verzekert dat de aanpassing aan lactose daarom een ​​turbocharged natuurlijke selectie zou zijn, volgens welke de individuen die de reproductieve leeftijd bereikten zij waren degenen die het gen hadden ontwikkeld om melk te verteren, aangezien degenen die intolerant waren veel eerder stierven als gevolg van complicaties die voortkwamen uit hun onverdraagzaamheid.

Volgens deze theorie kon alleen door deze natuurlijke selectie deze merkwaardige genetische mutatie, bekend als lactase persistentie, in populaties van Europa, Azië, het Midden-Oosten en Afrika gedurende een periode van ongeveer 10.000 jaar.

• Mogelijk bent u geïnteresseerd in: "Darwins invloed op psychologie, in 5 punten"

Een duizelingwekkend snelle aanpassing

Deze studie is niet de eerste (en zal waarschijnlijk niet de laatste zijn) die de evolutie van de aanpassing aan lactose bij volwassen mensen analyseert. In 2020 analyseerde een andere studie onder leiding van de Johannes Gutenberg Universiteit van Mainz (Duitsland) de skeletresten van meer dan 130 mensen, gevonden in de modder van de Tollense-rivier, ten noorden van Berlijn.

Deze overblijfselen gaven niet alleen informatie over het gen, maar ontdekten ook een zeer relevant stuk informatie bij het bestuderen van de Europese prehistorie: in de Tollense-vallei, rond het jaar 1300 v. Chr. C., een belangrijke veldslag tussen clans die hoogstwaarschijnlijk de grootste oorlogsvoering in Europa in de bronstijd was. Onder de gevonden botten bevonden zich fragmenten die nog steeds pijlpunten bevatten, evenals bot verpletterde schedels.

Maar afgezien van het verhaal, leverden deze overblijfselen belangrijke informatie op over de persistentie van lactase bij volwassenen en de evolutie ervan in de loop van de tijd. Dat werd ontdekt slechts één op de acht geanalyseerde personen had dit gen; een veel lager percentage dan we nu hebben.

Met andere woorden, de aanpassing aan lactose evolueerde met duizelingwekkende snelheid, aangezien in slechts 120 generaties (die deze overblijfselen van de Tollense-vallei van de huidige mensen) steeg het percentage individuen dat tolerant is voor deze suiker tot negen op elk tien. Een snelle en zeer efficiënte evolutie waardoor volwassen mensen tijden van ziekte en hongersnood konden overleven.