Hvordan spredte laktosetoleranse seg blant mennesker?

I dag er det mange mennesker som lider av den såkalte laktoseintoleransen. Dette er manglende evne til å fordøye denne typen sukker, som finnes i ikke-gjæret melk, og som fører til problemer som hyppig diaré, flatulens og ubehag i magen.

Biologisk sett vil det være naturlig for alle voksne mennesker å vise denne intoleransen, siden evnen til å behandle laktose kun er tilstede hos unge pattedyr. Etter hvert som de utvikler, og spesielt mellom barndom og ungdomsår, enzymet som muliggjør en korrekt assimilering av laktosesammensatte sukkerarter forsvinner naturlig, siden voksne pattedyr ikke er ment å trenge å konsumere melk for å overleve.

Hvorfor kan da 90 % av voksne mennesker fordøye laktose uten problemer? Dette merkelige fenomenet, fraværende hos resten av pattedyrene, har generert flere teorier blant det vitenskapelige miljøet. ¿Hvordan og hvorfor mennesker utviklet seg til å kunne generere enzymet laktase (som tillater assimilering av laktose) i voksenstadiet?

• Relatert artikkel: "Laktoseintoleranse: hva det er, typer og årsaker til denne tilstanden"

Laktosetoleranse: historien om en tilpasning

De siste årene er det utført ulike studier som tar sikte på å belyse denne problemstillingen. Hvorfor er evnen til å behandle laktose så vanlig hos voksne mennesker, når det ikke er mulig hos noen andre arter i voksen alder?

En av de siste studiene er den som ble utført i 2022, promotert av et tverrfaglig team fra University College London, University of Burgos og University of Bristol. Prosjektet utnyttet en banebrytende teknikk, utviklet av Richard Evershed og teamet hans (University of Bristol): analysen av beholdere funnet i arkeologiske levninger som inneholdt spor av fett meieri. Studien av mer enn 7000 prøver viste det melkeforbruket var utbredt i Europa for rundt 9000 år siden, fra etableringen av landbruket, og at derfor må utseendet til genet som tillater assimilering av laktose hos voksne ha dukket opp for rundt 10 000 år siden.

Den mest utbredte teorien til da hevdet at denne genetiske tilpasningen oppsto som en konsekvens av utvidelsen av melkeforbruket i forhistorien. I en tid da de nødvendige næringsstoffene for å overleve ikke alltid var garantert, var melk et perfekt alternativ, siden den er rik på sukker og proteiner. Og hvis forbruket av denne maten spredte seg, måtte individer uunngåelig tilpasse seg den biologisk.

Imidlertid har den siterte studien vist at denne tilpasningen til laktose var mer et resultat av naturlig utvalg. Vi forklarer det i en annen del.

• Du kan være interessert i: "Teorien om biologisk evolusjon: hva den er og hva den forklarer"

laktaseenzym hos voksne

Først synes det hensiktsmessig å forklare hva denne tilpasningen består av. Vi har allerede kommentert at voksne mennesker i prinsippet ikke bør være forberedt på å fordøye laktose, siden melk er maten til unge pattedyr. Vi har imidlertid allerede sett at dette ikke er tilfelle. Hvordan kom denne tilpasningen til?

Laktose er en type sukkerforbindelse som finnes i melk.. Består av to sukkerarter, glukose og galaktose, er det nødvendig med et spesielt enzym for å skille begge komponentene, et element som fordøyelsessystemet til et voksent pattedyr ikke har. Kan ikke fordøyes, laktose lagres i tykktarmen. Når laktosebelastningen er høy, oppstår en rekke problemer, som diaré, flatulens, oppblåsthet og ubehag i magen.

Hos pattedyravkom finnes en type enzym, laktaseenzymet, som produseres i tynntarmen. og er i stand til å "dele" dette dobbeltsukkeret i to enkle sukkerarter, som lett absorberes av slimhinnen tarm. Normalt, som vi allerede har nevnt, er dette enzymet ikke til stede hos voksne, så laktose blir praktisk talt ufordøyelig av kroppen.

Imidlertid kommenterte vi i innledningen at, For tiden har 90 % av voksne mennesker laktaseenzymet i fordøyelsessystemet, som betyr at fordøyelsen av ikke-gjæret melk ikke representerer et problem. Men hva skjer med de resterende 10%? Hvorfor utviklet noen mennesker seg mot laktoseassimilering, mens andre forble laktoseintolerante?

• Relatert artikkel: "Basalmetabolisme: hva det er, hvordan det måles og hvorfor det lar oss overleve"

Et naturlig utvalg?

Studien fra University College, University of Burgos og University of Bristol reiste muligheten for at denne uvanlige tilpasningen skyldtes naturlig utvalg. Gitt at, ifølge analysen av skjelettrester, dette genet først begynte å være tilstede etter fødselen av jordbruket, kan vi utlede at når avlingene var dårlige og derfor hungersnød oppstod, brukte mennesker melk for å gi næringsstoffer nødvendig.

Hos friske individer forårsaker inntak av melk uten genet nødvendig for fordøyelsen ubehag som de vi allerede har nevnt, men det fører ikke nødvendigvis til døden. Men hvis en person som er ernæringsmessig mangelfull (og derfor mye mer sårbar for sykdommer) inntar laktose uten å ha laktaseenzymet i fordøyelsessystemet, diaré konsekvent de kan forårsake en tilstand av dehydrering slik at det i dette tilfellet kan ha fatale komplikasjoner.

Dette mener José Miguel Carretero, en forsker ved universitetet i Burgos, som er til stede ved dette prosjekt og hvor han i 2014 og ledet av Mark Thomas analyserte restene av Portalón de Cueva Mayor, i Atapuerca. Carretero forsikrer at tilpasningen til laktose derfor ville være et turboladet naturlig utvalg, ifølge hvilken individene som nådde den reproduktive alderen de var de som hadde utviklet genet for å fordøye melk, siden de som var intolerante døde mye tidligere på grunn av komplikasjoner avledet fra deres intoleranse.

Ifølge denne teorien, bare gjennom dette naturlige utvalget kunne denne merkelige genetiske mutasjonen, kjent som laktase persistens, i populasjoner i Europa, Asia, Midtøsten og Afrika over en periode på rundt 10 000 år.

• Du kan være interessert i: "Darwins innflytelse på psykologi, i 5 poeng"

En svimlende rask tilpasning

Denne studien er ikke den første (og vil sannsynligvis ikke være den siste) som analyserer utviklingen av tilpasning til laktose hos voksne mennesker. I 2020 analyserte en annen studie ledet av Johannes Gutenberg-universitetet i Mainz (Tyskland) skjelettrestene til mer enn 130 mennesker, funnet i gjørmen i Tollense-elven, nord for Berlin.

Disse levningene, i tillegg til å gi informasjon om genet, oppdaget en svært relevant informasjon ved studering av europeisk forhistorie: i Tollensedalen, rundt år 1300 f.Kr. C., en viktig kamp mellom klaner som mest sannsynlig var den mest enorme krigføringen i Europa i bronsealderen. Blant knoklene som ble funnet var fragmenter som fortsatt inneholdt pilspisser, samt stumpt knuste hodeskaller.

Men, bortsett fra historien, ga disse restene betydelig informasjon om persistensen av laktase hos voksne og dens utvikling over tid. Det ble oppdaget bare én av åtte av de analyserte individene hadde dette genet; en mye lavere prosentandel enn vi har i dag.

Med andre ord, tilpasningen til laktose utviklet seg med svimlende hastighet, siden bare 120 generasjoner (som er de som skiller disse restene av Tollense-dalen til nåværende mennesker) økte prosentandelen av individer som tolererte dette sukkeret til ni av hver ti. En rask og svært effektiv evolusjon som tillot voksne mennesker å overleve tider med sykdom og hungersnød.