В общей сложности 65% населения сегодня страдает непереносимостью лактозы (LI): употребление молока животных вызывает у них заболевание с такими симптомами, как судороги и вздутие живота. Это типичная картина для большинства млекопитающих: они перестают переваривать молоко животных, когда переходят на твердую пищу.
Остальные 35% молока человеческая популяция может безопасно потреблять молоко животных после отъема, то есть у них есть стойкость лактазы (LP), и археологи считают, что это генетическая черта, которая возникла между 7000–9000 лет назад среди нескольких молочных заводов. сообщества в таких местах, как Северная Европа, Восточная Африка и Северная Индия.
Доказательства и предыстория
Устойчивость лактазы, способность пить молоко во взрослом возрасте и противоположность непереносимости лактозы – это черта, которая возникла у людей в результате одомашнивания других млекопитающих. Лактоза является основным углеводом (дисахаридным сахаром) в молоке животных, включая людей, коров, овец, верблюдов, лошадей и собак. Фактически, если существо является млекопитающим, матери дают молоко, а материнское молоко является основным источником энергии для человеческих младенцев и всех очень молодых млекопитающих.
Млекопитающие не могут нормально перерабатывать лактозу в обычном состоянии, поэтому естественный фермент под названием лактаза (или лактаза-флоризин-гидролаза, LPH) присутствует у всех млекопитающих при рождении. Лактаза расщепляет углевод лактозы на полезные части (глюкозу и галактозу). По мере созревания млекопитающего и перехода от материнского молока к другим типам пищи (отлучение от груди) производство лактазы снижается: в конечном итоге у большинства взрослых млекопитающих возникает непереносимость лактозы.
Однако примерно у 35% населения этот фермент продолжает работать после момента отлучения от груди: люди, у которых есть этот рабочий фермент, во взрослом возрасте могут безопасно потреблять молоко животных: признак персистенции лактазы (LP). Остальные 65% населения не переносят лактозу и не могут пить молоко без вредных последствий: непереваренная лактоза находится в тонком кишечнике и вызывает диарею, спазмы, вздутие живота и хроническое метеоризм разной степени тяжести.
Частота проявления LP в человеческих популяциях
Хотя верно то, что 35% населения мира имеет черту персистенции лактазы, вероятность того, что она у вас есть во многом зависит от географии, от того, где жили вы и ваши предки. Это оценки, основанные на довольно небольших размерах выборки..
- Восточная и Южная Европа: 15–54% имеют фермент LP.
- Центральная и Западная Европа: 62 –86%
- Британские острова и Скандинавия: 89–96%
- Северная Индия: 63%
- Южная Индия: 23%
- Восточная Азия, коренные американцы: редко
- Африка: неоднородная, с наибольшим процентом скотоводов.
- Ближний Восток: неоднородная, с самые высокие проценты связаны с верблюжьими скотоводами
Причина географических различий в стойкости лактазы связана с ее происхождением. Полагают, что LP возникла в результате одомашнивания млекопитающих и последующего внедрения молочного животноводства.
Молочное производство и устойчивость лактазы
Молочное животноводство – разведение крупного рогатого скота, овец, коз и верблюдов для производства молока и молочных продуктов – началось с коз примерно 10 000 лет назад на территории современной Турции. Сыр, молочный продукт с пониженным содержанием лактозы, был впервые изобретен около 8000 лет назад в том же районе в западной Азии – при производстве сыра из творога удаляется сыворотка, богатая лактозой. Приведенная выше таблица показывает, что самый высокий процент людей, которые могут безопасно потреблять молоко, – это жители Британских островов и Скандинавии, а не Западной Азии, где было изобретено молочное производство. Ученые считают, что это связано с тем, что способность безопасно потреблять молоко была генетически отобранным преимуществом в ответ на потребление молока, которое развилось в течение 2000–3000 лет.
Проведены генетические исследования Юваль Итан и его коллеги предполагают, что европейский ген персистенции лактазы (названный -13,910 * T из-за его расположения в гене лактазы у европейцев), по-видимому, возник около 9000 лет назад в результате распространения молочного животноводства в Европе. -13.910: T обнаружен в популяциях по всей Европе и Азии, но не каждый человек с устойчивостью к лактазе имеет ген -13,910 * T – у африканских скотоводов ген устойчивости лактазы называется -14 010 * C. Другие недавно идентифицированные гены LP включают -22.018: G> A в Финляндии; и -13,907: G и -14,009 в Восточной Африке и так далее: нет сомнений в других, еще не идентифицированных вариантах генов. Однако все они, вероятно, возникли в результате зависимости от потребления молока взрослыми.
Гипотеза усвоения кальция
Гипотеза ассимиляции кальция предполагает, что стойкость лактазы, возможно, увеличилась в Скандинавии, потому что в высокоширотных регионах уменьшение солнечного света не позволяет достаточному синтезу витамина D через кожу, и получение его из молока животных было бы полезной заменой для недавних иммигрантов. в регион.
С другой стороны, исследования последовательностей ДНК африканских скотоводов показывают, что мутация -14 010 * C произошла около 7000 лет назад, в месте, где нехватка витамина D определенно не была проблемой.
TRB и PWC
Набор теорий о лактазе/лактозе проверяет более широкие споры о появлении сельского хозяйства в Скандинавии. дискуссии по поводу двух групп людей, названных по их стилям керамики, культуры воронкообразных стаканов (сокращенно TRB от немецкого названия – Tricherrandbecher) и культуры ямочной керамики (PWC). По большому счету, ученые полагают, что PWC были охотниками-собирателями, которые жили в Скандинавии около 5500 лет назад, когда земледельцы TRB из Средиземноморского региона мигрировали на север. Споры вращаются вокруг того, слились ли две культуры или TRB заменили PWC.
Исследования ДНК (включая наличие гена LP) на захоронениях PWC в Швеции. указывают на то, что культура PWC имела другой генетический фон, чем у современных скандинавских популяций: современные скандинавы имеют гораздо более высокий процент аллеля T (74 процента) по сравнению с PWC (5 процентов), что подтверждает гипотезу замены TRB.
Койсанские пастухи и охотники-собиратели
В двух исследованиях 2014 г. (Breton et al. и Macholdt et al.) изучались аллели персистенции лактазы среди южноафриканских койсанов. группы охотников-собирателей и скотоводов, часть недавней переоценки традиционных концепций койсанов и расширения возможностей использования ЛП. «Койсан» – собирательный термин для людей, которые говорят на языках, отличных от банту, с щелчками на согласных, и включает в себя как кхое, которое, как известно, занималось скотоводством около 2000 лет назад, так и сан, часто описываемого как типичных (возможно, даже стереотипных) охотников-собирателей. . Часто предполагается, что обе группы оставались в значительной степени изолированными на протяжении всей доисторической эпохи.
Но наличие аллелей LP, наряду с другими недавно обнаруженными доказательствами, такими как общие элементы банту Языки среди койсанского народа и недавние археологические открытия пастбищ овец в Леопардовой пещере в Намибии показали ученым, что африканские койсаны не были изолированными, а произошли от многочисленных миграций людей из других частей Африки. Работа включала всестороннее изучение аллелей LP в современных популяциях южной Африки, потомках охотников-собирателей, скотоводов и агротехнологов; они обнаружили, что кхоэ (пастушьи группы) несли восточноафриканскую версию аллеля LP (-14010 * C) со средней частотой, что указывает на то, что они, вероятно, частично произошли от скотоводов из Кении и Танзании. Аллель LP отсутствует или присутствует в очень низких частотах среди носителей языка банту в Анголе и Южной Африке, а также среди охотников-собирателей сан.
Исследования показывают, что по крайней мере 2000 лет назад скотоводство было принесено небольшой группой восточноафриканских мигрантов на юг Африки, где они были ассимилированы и их методы были приняты местными группами кхоэ..
Почему стойкость лактазы?
Генетические варианты, которые позволяют (некоторым) людям безопасно потреблять молоко млекопитающих, возникли около 10 000 лет назад, когда начинался домашний процесс. Эти вариации позволили популяциям с этим геном расширить свой диетический репертуар и включить в свой рацион больше молока. Этот отбор является одним из самых сильных в геноме человека и оказывает сильное влияние на воспроизводство и выживание человека.
Однако, согласно этой гипотезе, было бы логично, что популяции с более высоким уровнем молочной зависимости (например, кочевые пастухи) должны иметь более высокие частоты LP: но это не всегда так. Многолетние пастухи в Азии встречаются довольно редко (монголы 12 процентов; казахи 14–30 процентов). У саамских оленеводов частота LP ниже, чем у остальной шведской популяции (40-75 процентов против 91 процента). Это может быть связано с тем, что у разных млекопитающих разные концентрации лактозы, или может быть некоторая еще не обнаруженная адаптация здоровья к молоку.
Кроме того, некоторые исследователи предположили, что этот ген возник только во времена экологического стресса, когда молоко должно было составлять большую часть рациона, и людям, возможно, было труднее пережить пагубные последствия молока в этих обстоятельствах.
Источники:
- Бретон, Гвенна и др. «Аллели стойкости лактазы раскрывают частичную восточноафриканскую родословную южноафриканских скотоводов кхоэ». Текущая биология 24,8 (2014): 852-8. Печать.
- Burger, J., et al. «Отсутствие аллеля, ассоциированного с лактазой-персистенцией, у европейцев раннего неолита». Труды Национальной академии наук 104.10 (2007): 3736-41. Печать.
- Данн, Джули и др. «Первое молочное животноводство в Африке Зеленой Сахары в пятом тысячелетии до нашей эры». Природа 486.7403 (2012): 390-94. Печать.
- Gerbault, Pascale, et al. «Эволюция стойкости лактазы: пример построения ниши человека». Философские труды Королевского общества B: биологические науки 366.1566 (2011): 863-77. Печать.
- Итан, Юваль и др. «Истоки персистенции лактазы в Европе». PLOS Computational Biology 5.8 (2009): e1000491. Печать.
- Джонс, Бриони Ли и др. «Разнообразие стойкости лактазы у африканцев, пьющих молоко». Генетика человека 134,8 (2015): 917-25. Печать.
- Леонарди, Микела и др. «Эволюция стойкости лактазы в Европе. Синтез археологических и генетических данных». Международный молочный журнал 22.2 (2012): 88-97. Печать.
- Либерт, Анке и др. “Распределение аллелей стойкости лактазы по всему миру и комплексные эффекты рекомбинации и отбора”. “ Human Genetics 136.11 (2017): 1445-53. Печать.
- Malmström, Helena, et al.” High Частота непереносимости лактозы у доисторических популяций охотников-собирателей в Северной Европе. “ BMC Evolutionary Biology 10.89 (2010). Print.
- Ранчиаро, Алессия и др. «Генетическое происхождение стойкости лактазы и распространение скотоводства в Африке». Американский журнал генетики человека 94.4 (2014): 496–510. Печать .
- Салке, Мелани и др. «Самые ранние свидетельства сыроделия в шестом тысячелетии до нашей эры в Северной Европе». Природа 493.7433 (2013): 522–25. Print.
- Сегурель, Лор и Селин Бон. «Об эволюции персистенции лактазы у людей». Ежегодный обзор геномики и генетики человека 18.1 (2017): 297–319. Печать.