Ako sa laktózová tolerancia rozšírila medzi ľudí?

V súčasnosti je veľa ľudí, ktorí trpia takzvanou intoleranciou laktózy. Ide o neschopnosť stráviť tento typ cukru, ktorý sa nachádza v nefermentovanom mlieku, čo vedie k problémom, ako sú časté hnačky, plynatosť a brušné ťažkosti.

Z biologického hľadiska by bolo prirodzené, aby túto intoleranciu vykazovali všetci dospelí ľudia, keďže schopnosť spracovať laktózu je prítomná len u mladých cicavcov. Ako sa u nich vyvíja, a najmä medzi detstvom a dospievaním, enzým, ktorý umožňuje správnu asimiláciu laktózové zložené cukry prirodzene miznú, pretože dospelí cicavci nemajú potrebu konzumovať mlieko prežiť.

Prečo teda 90 % dospelých ľudí v súčasnosti dokáže bez problémov stráviť laktózu? Tento zvláštny jav, ktorý u ostatných cicavcov chýba, vyvolal vo vedeckej komunite niekoľko teórií. ¿Ako a prečo sa ľudia vyvinuli, aby boli schopní generovať enzým laktázu (čo umožňuje asimiláciu laktózy) v štádiu dospelosti?

• Súvisiaci článok: "Intolerancia laktózy: čo to je, typy a príčiny tohto stavu"

Laktózová tolerancia: príbeh o adaptácii

V posledných rokoch sa uskutočnili rôzne štúdie, ktorých cieľom je vniesť trochu svetla do tejto problematiky. Prečo je schopnosť spracovať laktózu taká bežná u dospelých ľudí, keď u žiadneho iného druhu to nie je možné v dospelosti?

Jednou z najnovších štúdií je tá, ktorá sa uskutočnila v roku 2022 a ktorú podporil interdisciplinárny tím z University College London, University of Burgos a University of Bristol. Projekt využíval priekopnícku techniku, ktorú vyvinul Richard Evershed a jeho tím (University of Bristol): analýza nádob nájdených v archeologických pozostatkoch, ktoré obsahovali stopy tuku mliekareň. Ukázala to štúdia viac ako 7000 vzoriek konzumácia mlieka bola v Európe rozšírená asi pred 9000 rokmi, od založenia poľnohospodárstva, a že teda výskyt génu, ktorý umožňuje asimiláciu laktózy u dospelých, sa musel objaviť asi pred 10 000 rokmi.

Dovtedy najrozšírenejšia teória tvrdila, že táto genetická adaptácia vznikla ako dôsledok rozšírenia konzumácie mlieka počas praveku. V čase, keď potrebné živiny na prežitie neboli vždy zaručené, mlieko predstavovalo dokonalú alternatívu, pretože je bohaté na cukry a bielkoviny. A ak sa konzumácia tejto potraviny rozšírila, jedinci sa tomu museli nevyhnutne biologicky prispôsobiť.

Citovaná štúdia však ukázala, že táto adaptácia na laktózu bola skôr výsledkom prirodzeného výberu. Vysvetlíme to v inej časti.

• Mohlo by vás zaujímať: "Teória biologickej evolúcie: čo to je a čo vysvetľuje"

enzým laktázy u dospelých

Najprv sa zdá byť vhodné vysvetliť, z čoho táto úprava pozostáva. Už sme poznamenali, že dospelí ľudia by v zásade nemali byť pripravení tráviť laktózu, pretože mlieko je potravou mladých cicavcov. Už sme sa však presvedčili, že to tak nie je. Ako k tejto adaptácii došlo?

Laktóza je druh cukrovej zlúčeniny, ktorá sa nachádza v mlieku.. Keďže sa skladá z dvoch cukrov, glukózy a galaktózy, na oddelenie oboch zložiek je potrebný špeciálny enzým, prvok, ktorý tráviaci systém dospelého cicavca nemá. Laktóza, ktorá sa nedá stráviť, sa ukladá v hrubom čreve. Keď je množstvo laktózy vysoké, dochádza k sérii problémov, ako je hnačka, plynatosť, nadúvanie a brušné ťažkosti.

V potomstve cicavcov je prítomný druh enzýmu, enzým laktáza, ktorý sa tvorí v tenkom čreve. a je schopný „rozdeliť“ tento dvojitý cukor na dva jednoduché cukry, ktoré sa ľahko vstrebávajú sliznicou črevné. Normálne, ako sme už spomenuli, tento enzým u dospelých nie je prítomný, takže laktóza sa stáva pre telo prakticky nestráviteľnou.

V úvode sme však poznamenali, že V súčasnosti má 90 % dospelých ľudí v tráviacom systéme enzým laktáza, čo znamená, že trávenie nefermentovaného mlieka nepredstavuje problém. Čo sa však stane so zvyšnými 10%? Prečo sa niektorí ľudia vyvinuli smerom k asimilácii laktózy, zatiaľ čo iní zostali neznášanliví na laktózu?

• Súvisiaci článok: "Bazálny metabolizmus: čo to je, ako sa meria a prečo nám umožňuje prežiť"

Prirodzený výber?

Štúdia University College, University of Burgos a University of Bristol poukázala na možnosť, že toto nezvyčajné prispôsobenie bolo spôsobené prirodzeným výberom. Vzhľadom na to, že podľa rozboru kostrových pozostatkov sa tento gén začal vyskytovať až po zrode poľnohospodárstva, môžeme odvodiť že keď bola úroda chudobná, a preto nastal hlad, ľudia sa uchýlili k mlieku, aby im poskytli živiny nevyhnutné.

U zdravých jedincov spôsobuje konzumácia mlieka bez génu potrebného na jeho trávenie nepohodlie, aké sme už spomenuli, no nemusí nevyhnutne viesť k smrti. Ak však osoba, ktorá je nutrične nedostatočná (a teda oveľa zraniteľnejšia voči choroby) konzumujú laktózu bez toho, aby mali v tráviacom systéme enzým laktáza, hnačka následné môžu spôsobiť taký stav dehydratácie, že v tomto prípade môže mať fatálne komplikácie.

Toto je názor Josého Miguela Carretera, výskumníka z Univerzity v Burgose, ktorý je prítomný na tejto konferencii projekt, v ktorom v roku 2014 pod vedením Marka Thomasa analyzoval pozostatky Portalón de Cueva Mayor, v r. Atapuerca. Carretero ubezpečuje, že adaptácia na laktózu by teda bola preplňovaným prirodzeným výberom, podľa ktorého by jedinci, ktorí dosiahli reprodukčný vek boli to tí, ktorí vyvinuli gén na trávenie mlieka, pretože tí, ktorí netolerovali, zomreli oveľa skôr kvôli komplikáciám spôsobeným ich neznášanlivosť.

Podľa tejto teórie len vďaka tomuto prirodzenému výberu mohla táto kuriózna genetická mutácia, známa ako perzistencia laktázy, v populáciách Európy, Ázie, Stredného východu a Afriky počas obdobia približne 10 000 rokov.

• Mohlo by vás zaujímať: "Darwinov vplyv na psychológiu v 5 bodoch"

Závratne rýchla adaptácia

Táto štúdia nie je prvou (a pravdepodobne ani poslednou), ktorá analyzuje vývoj adaptácie na laktózu u dospelých ľudí. V roku 2020 ďalšia štúdia vedená Univerzitou Johannesa Gutenberga v Mainzi (Nemecko) analyzovala kostrové pozostatky viac ako 130 ľudí, ktoré sa našli v bahne rieky Tollense severne od Berlína.

Tieto pozostatky, okrem toho, že poskytujú informácie o géne, objavili veľmi relevantnú informáciu pri štúdiu európskej prehistórie: v údolí Tollense okolo roku 1300 n. C., dôležitá bitka medzi klanmi, ktorá bola s najväčšou pravdepodobnosťou najväčšou vojnou v Európe v dobe bronzovej. Medzi nájdenými kosťami boli úlomky, ktoré ešte obsahovali hroty šípov, ako aj tupo rozdrvené lebky.

Ale, príbeh stranou, tieto pozostatky poskytli významné informácie týkajúce sa pretrvávania laktázy u dospelých a jej vývoja v priebehu času. Zistilo sa, že iba jeden z ôsmich analyzovaných jedincov mal tento gén; oveľa nižšie percento, ako máme v súčasnosti.

Inými slovami, adaptácia na laktózu sa vyvinula závratnou rýchlosťou, pretože len za 120 generácií (čo sú tie, ktoré oddeľujú tieto pozostatky údolia Tollense súčasných ľudí) sa percento jedincov tolerantných k tomuto cukru zvýšilo na deväť z každého desať. Rýchla a vysoko efektívna evolúcia, ktorá umožnila dospelým ľuďom prežiť časy chorôb a hladomoru.