Kako se je med ljudmi razširila toleranca na laktozo?

Dandanes veliko ljudi trpi za tako imenovano intoleranco za laktozo. To je nezmožnost prebave te vrste sladkorja, ki je prisoten v nefermentiranem mleku in vodi do težav, kot so pogoste driske, napenjanje in nelagodje v trebuhu.

Biološko bi bilo naravno, da bi vsi odrasli ljudje pokazali to intoleranco, saj je sposobnost predelave laktoze prisotna le pri mladih sesalcih. Ko se razvijajo, zlasti med otroštvom in adolescenco, se encim, ki omogoča pravilno asimilacijo sladkorji laktozne spojine izginejo naravno, saj odraslim sesalcem ne bi bilo treba zaužiti mleka za preživeti.

Zakaj lahko torej 90 % odraslih ljudi trenutno brez težav prebavlja laktozo? Ta nenavaden pojav, ki ga pri ostalih sesalcih ni, je v znanstveni skupnosti ustvaril več teorij. ¿Kako in zakaj so se ljudje razvili, da bi lahko proizvajali encim laktazo (ki omogoča asimilacijo laktoze) v odrasli dobi?

• Sorodni članek: "Laktozna intoleranca: kaj je, vrste in vzroki tega stanja"

Toleranca na laktozo: zgodba o prilagoditvi

V zadnjih letih so bile izvedene različne študije, ki so poskušale osvetliti to vprašanje. Zakaj je sposobnost predelave laktoze tako pogosta pri odraslih ljudeh, ko pa pri nobeni drugi vrsti to ni mogoče v odrasli dobi?

Ena najnovejših študij je tista, ki je bila izvedena leta 2022, spodbujala pa jo je interdisciplinarna ekipa z University College London, University of Burgos in University of Bristol. Projekt je izkoristil pionirsko tehniko, ki so jo razvili Richard Evershed in njegova ekipa (Univerza v Bristol): analiza posod, najdenih v arheoloških ostankih, ki so vsebovale sledi maščobe mlečni izdelki. Študija več kot 7000 vzorcih je pokazala, da uživanje mleka je bilo v Evropi razširjeno pred približno 9000 leti, od ustanovitve kmetijstva, in da se je torej pojav gena, ki omogoča asimilacijo laktoze pri odraslih, moral pojaviti pred približno 10.000 leti.

Do takrat najbolj razširjena teorija je trdila, da je ta genetska prilagoditev nastala kot posledica razširitve uživanja mleka v prazgodovini. V času, ko potrebna hranila za preživetje niso bila vedno zagotovljena, je mleko predstavljalo popolno alternativo, saj je bogato s sladkorji in beljakovinami. In če se je uživanje te hrane razširilo, so se morali posamezniki neizogibno biološko prilagoditi.

Vendar pa je navedena študija pokazala, da je bila ta prilagoditev na laktozo bolj posledica naravne selekcije. To pojasnjujemo v drugem razdelku.

• Morda vas zanima: "Teorija biološke evolucije: kaj je in kaj razlaga"

encima laktaze pri odraslih

Najprej se zdi primerno razložiti, iz česa je sestavljena ta prilagoditev. Omenili smo že, da odrasel človek načeloma ne bi smel biti pripravljen na prebavo laktoze, saj je mleko hrana mladih sesalcev. Vendar smo že videli, da temu ni tako. Kako je prišlo do te prilagoditve?

Laktoza je vrsta sladkorne spojine, ki jo najdemo v mleku.. Ker je sestavljen iz dveh sladkorjev, glukoze in galaktoze, je za ločevanje obeh komponent potreben poseben encim, element, ki ga prebavni sistem odraslega sesalca ne premore. Ker laktoza ni prebavljiva, se shranjuje v debelem črevesu. Ko je obremenitev z laktozo visoka, se pojavi vrsta težav, kot so driska, vetrovi, napihnjenost in nelagodje v trebuhu.

Pri potomcih sesalcev je prisotna vrsta encima, encim laktaza, ki nastaja v tankem črevesu. in je sposoben ta dvojni sladkor "razdeliti" na dva enostavna sladkorja, ki ju sluznica zlahka absorbira črevesni. Običajno, kot smo že omenili, ta encim pri odraslih ni prisoten, zato postane laktoza za telo praktično neprebavljiva.

Vendar smo v uvodu komentirali, Trenutno ima 90 % odraslih ljudi encim laktazo v prebavnem sistemu, kar pomeni, da prebava nefermentiranega mleka ne predstavlja težav. Toda kaj se zgodi s preostalimi 10%? Zakaj so se nekateri ljudje razvili v smeri asimilacije laktoze, medtem ko so drugi ostali intolerantni na laktozo?

• Sorodni članek: "Bazalni metabolizem: kaj je, kako se meri in zakaj nam omogoča preživetje"

Naravna selekcija?

Študija University Collegea, Univerze Burgos in Univerze Bristol je pokazala možnost, da je bila ta nenavadna prilagoditev posledica naravne selekcije. Glede na to, da se je po analizi skeletnih ostankov ta gen začel pojavljati šele po nastanku kmetijstva, lahko sklepamo, da so se ljudje, ko so bili pridelki slabi in je zato nastopila lakota, zatekali k mleku, da bi zagotovili hranila potrebno.

Pri zdravih posameznikih uživanje mleka brez gena, potrebnega za njegovo prebavo, povzroča nelagodje, kot smo ga že omenili, ni pa nujno, da povzroči smrt. Če pa je oseba s prehranskimi pomanjkljivostmi (in zato veliko bolj ranljiva za bolezni) uživajo laktozo brez encima laktaze v prebavnem sistemu, driska posledično lahko povzročijo stanje dehidracije, tako da ima v tem primeru lahko usodne zaplete.

To je mnenje Joséja Miguela Carretera, raziskovalca z Univerze v Burgosu, ki je prisoten pri tem in v katerem je leta 2014 pod vodstvom Marka Thomasa analiziral ostanke Portalón de Cueva Mayor, v Atapuerca. Carretero zagotavlja, da bi bila prilagoditev na laktozo torej turbonaravna selekcija, po kateri bi posamezniki, ki so dosegli reproduktivno starost oni so bili tisti, ki so razvili gen za prebavo mleka, saj so tisti, ki niso prenašali mleka, umrli veliko prej zaradi zapletov, ki so izhajali iz nestrpnost.

Po tej teoriji bi lahko le s to naravno selekcijo ta nenavadna genetska mutacija, znana kot obstojnost laktaze, v populacijah Evrope, Azije, Bližnjega vzhoda in Afrike v obdobju približno 10.000 let.

• Morda vas zanima: "Darwinov vpliv na psihologijo, v 5 točkah"

Vrtoglavo hitra prilagoditev

Ta študija ni prva (in verjetno ne bo zadnja), ki je analizirala razvoj prilagajanja na laktozo pri odraslih ljudeh. Leta 2020 je druga študija, ki jo je vodila Univerza Johannesa Gutenberga v Mainzu (Nemčija), analizirala skeletne ostanke več kot 130 ljudi, ki so jih našli v blatu reke Tollense severno od Berlina.

Ti ostanki so poleg informacije o genu odkrili zelo pomemben podatek pri preučevanju evropske prazgodovine: v dolini Tollense okoli leta 1300 pr. st., pomembna bitka med klani, ki je bila najverjetneje največja vojna v Evropi v bronasti dobi. Med najdenimi kostmi so bili fragmenti, ki so še vedno vsebovali konice puščic, pa tudi topo zdrobljene lobanje.

Toda zgodbo na stran, ti ostanki so zagotovili pomembne informacije o obstojnosti laktaze pri odraslih in njenem razvoju skozi čas. Ugotovljeno je bilo, da le eden od osmih analiziranih posameznikov je imel ta gen; veliko nižji odstotek, kot ga imamo trenutno.

Z drugimi besedami, prilagoditev na laktozo se je razvila z vrtoglavo hitrostjo, saj je v samo 120 generacijah (ki so tiste, ki ločijo ti ostanki doline Tollense sedanjih ljudi) se je odstotek posameznikov, tolerantnih na ta sladkor, povečal na devet od vseh deset. Hitra in zelo učinkovita evolucija, ki je odraslim ljudem omogočila preživetje v času bolezni in lakote.