Jak tolerancja laktozy rozprzestrzeniła się wśród ludzi?

Obecnie wiele osób cierpi na tak zwaną nietolerancję laktozy. Jest to niezdolność do trawienia tego rodzaju cukru, obecnego w niesfermentowanym mleku, co prowadzi do problemów, takich jak częste biegunki, wzdęcia i dyskomfort w jamie brzusznej.

Z biologicznego punktu widzenia byłoby to naturalne dla wszystkich dorosłych ludzi, aby wykazywać tę nietolerancję, ponieważ zdolność przetwarzania laktozy występuje tylko u młodych ssaków. W miarę ich rozwoju, a zwłaszcza między dzieciństwem a okresem dojrzewania, enzym, który umożliwia prawidłową asymilację Cukry złożone z laktozy znikają naturalnie, ponieważ dorosłe ssaki nie powinny spożywać mleka przetrwać.

Dlaczego więc 90% dorosłych ludzi może obecnie trawić laktozę bez problemu? To ciekawe zjawisko, nieobecne u pozostałych ssaków, zrodziło kilka teorii w społeczności naukowej. ¿Jak i dlaczego ludzie ewoluowali, aby móc wytwarzać enzym laktazę (co pozwala na przyswajanie laktozy) w fazie dorosłej?

• Powiązany artykuł: „Nietolerancja laktozy: co to jest, rodzaje i przyczyny tego stanu”

Tolerancja laktozy: historia adaptacji

W ostatnich latach przeprowadzono różne badania, które mają rzucić nieco światła na to zagadnienie. Dlaczego zdolność przetwarzania laktozy jest tak powszechna u dorosłych ludzi, skoro u żadnego innego gatunku nie jest to możliwe w wieku dorosłym?

Jednym z najnowszych badań jest to, które zostało przeprowadzone w 2022 r., promowane przez interdyscyplinarny zespół z University College London, University of Burgos i University of Bristol. W projekcie wykorzystano pionierską technikę opracowaną przez Richarda Eversheda i jego zespół (University of Bristol): analiza pojemników znalezionych w pozostałościach archeologicznych, które zawierały ślady tłuszczu mleczarnia. Wykazało to badanie ponad 7000 próbek Spożycie mleka było powszechne w Europie około 9 000 lat temu, od powstania rolnictwa, a zatem pojawienie się genu umożliwiającego asymilację laktozy u dorosłych musiało pojawić się około 10 000 lat temu.

Najbardziej rozpowszechniona dotychczas teoria głosiła, że ​​ta genetyczna adaptacja powstała w wyniku rozszerzenia spożycia mleka w prehistorii. W czasach, gdy nie zawsze były zapewnione niezbędne do przeżycia składniki odżywcze, mleko stanowiło doskonałą alternatywę, ponieważ jest bogate w cukry i białka. A jeśli konsumpcja tej żywności rozprzestrzeniła się, jednostki nieuchronnie musiały się do niej biologicznie przystosować.

Jednak cytowane badanie wykazało, że ta adaptacja do laktozy była bardziej wynikiem doboru naturalnego. Wyjaśniamy to w innym rozdziale.

• Możesz być zainteresowany: „Teoria ewolucji biologicznej: czym jest i co wyjaśnia”

enzym laktazy u dorosłych

Po pierwsze, wydaje się właściwe wyjaśnienie, na czym polega ta adaptacja. Wspomnieliśmy już, że dorośli ludzie w zasadzie nie powinni być przygotowywani do trawienia laktozy, ponieważ mleko jest pokarmem młodych ssaków. Jednak już widzieliśmy, że tak nie jest. Jak doszło do tej adaptacji?

Laktoza jest rodzajem związku cukrowego występującego w mleku.. Ponieważ składa się z dwóch cukrów, glukozy i galaktozy, do rozdzielenia obu składników potrzebny jest specjalny enzym, którego nie posiada układ pokarmowy dorosłego ssaka. Niezdolna do strawienia laktoza jest magazynowana w jelicie grubym. Gdy obciążenie laktozą jest wysokie, pojawia się szereg problemów, takich jak biegunka, wzdęcia, wzdęcia i dyskomfort w jamie brzusznej.

U potomstwa ssaków obecny jest rodzaj enzymu, enzym laktazy, który jest wytwarzany w jelicie cienkim. i jest w stanie „rozszczepić” ten podwójny cukier na dwa cukry proste, które są łatwo wchłaniane przez błonę śluzową jelitowy. Normalnie, jak już wspomnieliśmy, enzym ten nie występuje u dorosłych, więc laktoza staje się praktycznie niestrawna dla organizmu.

Jednak we wstępie pisaliśmy, że obecnie 90% dorosłych ludzi ma laktazę w układzie pokarmowym, co oznacza, że ​​trawienie mleka niesfermentowanego nie stanowi problemu. Ale co dzieje się z pozostałymi 10%? Dlaczego niektórzy ludzie ewoluowali w kierunku asymilacji laktozy, podczas gdy inni nadal nie tolerują laktozy?

• Powiązany artykuł: „Podstawowy metabolizm: czym jest, jak się go mierzy i dlaczego pozwala nam przetrwać”

Selekcja naturalna?

Badanie przeprowadzone przez University College, University of Burgos i University of Bristol wykazało możliwość, że ta niezwykła adaptacja była spowodowana doborem naturalnym. Biorąc pod uwagę, że według analizy szczątków szkieletowych gen ten zaczął być obecny dopiero po narodzinach rolnictwa, możemy wywnioskować, że że kiedy plony były słabe, a zatem występował głód, ludzie uciekali się do mleka, aby zapewnić składniki odżywcze niezbędny.

U zdrowych osób spożycie mleka bez genu niezbędnego do jego trawienia powoduje dyskomfort, o którym już wspominaliśmy, ale niekoniecznie prowadzi do śmierci. Jednakże, jeśli osoba z niedoborem żywieniowym (a przez to znacznie bardziej narażona na choroby) spożywają laktozę bez enzymu laktazy w układzie pokarmowym, biegunka następnik mogą powodować stan odwodnienia, który w tym przypadku może mieć śmiertelne powikłania.

Taka jest opinia José Miguela Carretero, naukowca z Uniwersytetu w Burgos, obecnego na tej projektu, w ramach którego w 2014 roku pod kierownictwem Marka Thomasa przeanalizował szczątki burmistrza Portalón de Cueva, w Atapuerca. Carretero zapewnia, że ​​przystosowanie do laktozy byłoby zatem turbodoładowanym doborem naturalnym, według którego osobniki, które osiągnęły wiek rozrodczy to oni opracowali gen do trawienia mleka, ponieważ ci, którzy nie tolerowali, umierali znacznie wcześniej z powodu komplikacji wynikających z ich nietolerancja.

Zgodnie z tą teorią, tylko dzięki tej naturalnej selekcji mogła powstać ta ciekawa mutacja genetyczna, znana jako trwałość laktazy, w populacjach Europy, Azji, Bliskiego Wschodu i Afryki przez okres około 10 000 lat.

• Możesz być zainteresowany: „Wpływ Darwina na psychologię w 5 punktach”

Zawrotnie szybka adaptacja

To badanie nie jest pierwszym (i prawdopodobnie nie będzie ostatnim) analizującym ewolucję adaptacji do laktozy u dorosłych ludzi. W 2020 r. w innym badaniu prowadzonym przez Uniwersytet Jana Gutenberga w Moguncji (Niemcy) przeanalizowano szczątki ponad 130 osób znalezione w błocie rzeki Tollense na północ od Berlina.

Te szczątki, oprócz dostarczenia informacji o genie, odkryto bardzo istotną informację podczas badania europejskiej prehistorii: w dolinie Tollense, około 1300 r. p.n.e. C., ważna bitwa między klanami, która była najprawdopodobniej największą wojną w Europie w epoce brązu. Wśród znalezionych kości były fragmenty, które nadal zawierały groty strzał, a także tępo zmiażdżone czaszki.

Ale, pomijając historię, te szczątki dostarczyły istotnych informacji dotyczących utrzymywania się laktazy u dorosłych i jej ewolucji w czasie. Odkryto, że tylko jedna na osiem analizowanych osób miała ten gen; znacznie niższy odsetek niż obecnie.

Innymi słowy, przystosowanie do laktozy ewoluowało z zawrotną szybkością, ponieważ w zaledwie 120 pokoleniach (czyli tych, które oddzielają pozostałości doliny Tollense dzisiejszych ludzi) odsetek osobników tolerujących ów cukier wzrósł do dziewięciu na dziesięć. Szybka i wysoce wydajna ewolucja, która pozwoliła dorosłym ludziom przetrwać czasy chorób i głodu.