За бебето храносмилането на мляко е парче торта. Но същото не може да се каже за възрастните. Бебетата имат способността да усвояват основната захар на млякото, лактозата, благодарение на ензим, наречен лактаза, който я разгражда на две по-малки захари, глюкоза и галактоза. С остаряването много хора спират да произвеждат лактаза и губят тази способност. Други не.
Свързано съдържание
- Когато хората първо получат мляко
- Намаляване на добитъка с мини-говеда
- Толерантност към лактоза и човешка еволюция
Учените от известно време се опитват да дешифрират как, кога и защо лактозната поносимост при хората. Хората с лактозна толерантност (или лактазна устойчивост, научно говорят) са склонни да произхождат от Северна Европа, Близкия Изток и Африка. Общата хипотеза: при някои хора мутациите естествено са възникнали в близост до гена за лактаза и задържат производството на ензима, преминаващ в зряла възраст и поради нещо, което се случва в околната среда, възрастните с лактаза имат предимство за оцеляване пред непоносимост към лактоза. „Каквото и да беше, наистина беше много полезно, защото бързо се разпространи“, обяснява Сара Тишкоф, генетик от Университета на Пенсилвания във Филаделфия.
Учените не са съгласни относно това, което е предизвикало адаптацията в различни региони, но те са установили шепа мутации, които могат да бъдат свързани с лактозна толерантност. Трудно е да се каже обаче кои мутации са най-важни и доколко това варира в различните региони.
Тишкоф и нейните колеги публикуваха днес ново проучване в Американския журнал за човешката генетика - най-голямото изследване за толерантност към лактоза в цяла Африка днес - което прави още една стъпка в идентифицирането на най-подходящите мутации и намеква за еволюционна причина за тях. Работата потвърди, че идентифицираните по-рано генетични мутации наистина са свързани с устойчивостта на лактаза у африканците. Доказвайки, че тези гени се проявяват с непропорционално високи честоти в африканските пасторални групи, откритията поставят и генетични данни зад идеята, че опитомяването на животните е неразривно свързано с разпространението на лактозна толерантност.
През 2007 г. в лабораторията на Тишкоф са открити три мутации, които са приблизително свързани с персистирането на лактаза в по-малки групи източноафриканци, а други групи са открили други мутации, свързани с лактазна персистенция в избрани африкански популации, като общности в Етиопия. Но в рамките на тези проучвания „има хора, които могат да усвояват мляко, които нямат тези [мутации]“, казва Тишков, „Така че ние решихме, че там може да има нещо друго“.
В новата си работа изследователите искаха да използват по-широка леща, за да разгледат устойчивостта на лактазата. Екипът взе кръвни проби и секвенира ДНК от 819 африканци (представляващи 63 различни популации) и 154 неафриканци (представляващи девет популации в Европа, Близкия Изток и Централна и Източна Азия). Те се съсредоточиха върху три региона на човешкия геном в близост до гена на лактаза: промоторен регион (който включва гена или изключва, предизвиквайки появата на производство на лактаза) и два енхансерни региона (участващи в поддържането на гена или увеличаване на производството на лактаза ) . Когато секвенсираха тези региони, те откриха пет мутации, за които се знае, че са свързани с устойчивост на лактаза, и измерват честотите им за всички различни популации.
Сара Тишков администрира тест за поносимост към лактоза на група хора от Масай в Танзания. Тестът измерва способността за усвояване на мляко, черта, която Тишкоф и други изследователи свързват с практиката на пасторализма. (Снимка: University of Pennsylvania) За да съпоставят генетичните данни с лактозна толерантност, те трябваше да тестват за състоянието на полето, включително отдалечени райони в Африка. Те дадоха на участниците сладък лактозен прах, еквивалентен на един до два литра мляко. „Има вкус като оранжев Cool-Aid“, казва Тишкоф.
След това, използвайки преносим комплект за тестване на диабет, изследователите измервали нивата на глюкоза в кръвта на всеки 20 минути в течение на час. Повишаването на кръвната глюкоза означава, че тялото на човека разгражда лактозата. "Въз основа на това можем да категоризираме хората като толерантни, частично толерантни или нетолерантни", казва Алесиа Ранчаро, изследовател в лабораторията на Тишков, който провежда по-голямата част от полевата работа.
Сравнявайки генетичните данни с полевите данни, те потвърдиха връзката между трите мутации на енхансерния регион, които преди това откриха, и лактазна персистенция. Две други мутации, една в промотора и една в подобряваща област, също бяха свързани с устойчивост на лактаза, но тези са по-рядко срещани и по-малко ясни в корелацията си с чертата.
За да получат представа откъде тези мутации могат географски да са възникнали, те разгледаха мутационните модели (наречени хаплотипове) върху хромозомите на участниците, където са разположени лактазните гени. Известно е, че различни хаплотипове са възникнали исторически в различни географски региони, така че, разглеждайки връзката между различните хаплотипове в Африка днес и наличието или отсъствието на мутации в гена на лактаза, изследователите са успели да проследят географското разпространение на тези мутации в Африка.
Данните сочат, че разпространението на лактазните мутации съвпада с разпространението на хора и опитомяване на добитък в Африка. Авторите откриват еволюционната история на мутациите с известни миграционни модели и археологически доказателства за началото на опитомяването на добитъка. По-специално, мутация, която се разпространява от Близкия изток в Северна Африка е на възраст от около 5000 до 12 300 години, което я поставя приблизително на същата възраст като опитомяването на добитък в Северна Африка и Близкия изток, настъпила преди около 10 000 години. Друг вариант, разпространен на Арабския полуостров, съответства на възрастта на археологическите доказателства за опитомяване на камили в този регион преди около 5000 години.
"Когато тези групи мигрират в други региони, те носят тази мутация със себе си. Ако се бракуват с местната група, с когото и да се натъкнат, това е полезно и за тях, така че също ще се увеличи честотата", казва Тишкоф,
В друг пример се смята, че специфична мутация, разпространена в Танзания, Кения и Южна Африка, е само на 2700 до 6 800 години, на базата на предишни проучвания. Това съвпада с времето на пасторалистичните миграции надолу от северна към източна Африка. Как се показа в Южна Африка е малко по-сложно, но може да има нещо общо с разпространението на хората от Банту в Източна Африка и тяхното смесване с местните пасторали, докато те се придвижват на юг.
Не е напълно изненадващо, че генетичните варианти, които причиняват характеристиката на устойчивост на лактаза, биха били свързани с пасторализъм. Всъщност учените знаят за асоциацията на черта от доста време, отбелязва генетикът Далас Ластоут от University College London. Новото проучване подкрепя много предишна работа, включително и нейната собствена. Но „връзката с начина на живот [е] далеч не е абсолютна“, казва тя.
Ранчаро и Тишкоф признават, че тяхното проучване не дава отговор на всички въпроси, свързани с устойчивостта на лактазата в Африка. Това, че няма добитък, не означава непременно, че населението не може да усвоява мляко или обратното. Освен това изглежда, че има и други все още неидентифицирани мутации, участващи в производството на лактаза. Например, някои от хората на ловджия-събирач Хадза в Танзания нямат генетични следи от устойчивост на лактаза, но изглежда, че някои могат да усвояват мляко без проблем.
Лактазата може също да играе роля за разграждането на протеините в растенията, така че това може да обясни защо някои групи, които нямат добитък, все още могат да произвеждат лактаза като възрастни. Алтернативно, някои изследователи са предположили, че чревните бактерии могат да помогнат на отделянето на мляко, когато им липсва мутация.
Какво означава всичко това за обикновения консуматор на мляко? Ако сте от африкански произход, това обяснява еволюционното пътуване зад вашите мутации, свързани с лактазата, доста добре. В сухите среди на Африка млякото е ключов източник на течност, когато водата е оскъдна, така че еволюционното предимство на лактазната устойчивост е ясно.
Но ако сте от европейски произход - друг регион с традиция за опитомяване на добитък и обичайна лактазна устойчивост - историята остава загадка. Учените предложиха различни теории за еволюционния натиск, които задвижваха устойчивостта на лактазата в цяла Европа, но твърдите генетични доказателства все още трябва да бъдат открити.
