Fot. © 2009-2019. DEPoSitPHotoS inC., USA.

Jedzenie chleba wpłynęło na nasze geny, czyli o niedawnej ewolucji radzenia sobie z cukrem w diecie

Metabolizm glukozy, tej najbardziej kluczowej z budulcowych cegieł naszego organizmu, która jednocześnie jest najczęściej stosowanym brykietem opałowym, nie jest prosty ani banalny. Wokół tych cykli, które robią z glukozy pirogronian i na odwrót, kręci się cała nasza przemiana materii. Wiele zaangażowanych genów.

Większość z tych genów, jako geny metabolizmu podstawowego, odziedziczyliśmy w bardzo zakonserwowanej formie od naszych najdalszych ewolucyjnych przodków. Okazuje się jednak, że niektóre mutacje, a za tym niektóre allele związane z metabolizmem cukru, są bardzo młode. Pojawiły się one u naszych przodków, gdy ich dieta wzbogaciła się… w cukry. A stało się to wtedy, gdy pojawiło się rolnictwo.

TOLERANCJA LAKTOZY U CZŁOWIEKA

Studiowanie różnorodności genetycznej ludzi dotyczącej ich zdolności do przyswajania konkretnych pokarmów jako motoru ewolucji naszego gatunku ma dość krótką historię. Od ćwierćwiecza dostępne są technologie pozwalające masowo sekwencjonować ludzkie genomy. Pozwoliło to na wiele badań populacyjnych, które naświetliły rozmaite aspekty naszej prehistorii. Połączone z odkryciami archeologicznymi ostatnich lat pozwoliły one na przykład poznać historię tolerancji laktozy u człowieka. Jak wszystkie inne ssaki, odstawieni od piersi, powinniśmy stracić zdolność przetwarzania cukru mlekowego i cierpieć po mleku na biegunkę i wzdęcia. Jednak mutacja pozwalająca na radzenie sobie bezboleśnie z laktozą pojawiła się kilkukrotnie niezależnie w naszej historii, jako gatunku ludzkiego. W różnych zaangażowanych w niezbędne przemiany genach, w okresie, gdy w Afryce pojawiły się ludy pasterskie. Rozprzestrzeniała się każdorazowo niezwykle szybko, bo – jak wyliczyli naukowcy – osobnik „permisywny”, czyli trawiący laktozę w wieku powyżej 5 lat, pozostawiał średnio 6 razy więcej żywego płodnego potomstwa (czyli doczekiwał się licznych wnuków) od nieradzącego sobie z laktozą.

BADANIE METABOLIZMU GLUKOZY

Dziś podobne studia dotyczące metabolizmu glukozy przeprowadzono w wieloośrodkowym badaniu międzynarodowym kierowanym przez prof. Francesa Brodsky’ego, kierownika Wydziału Bionauk na Uniwersytecie w Londynie (UCL). Okazuje się, że termiczne przetwarzanie żywności, co umiał już Homo habilis 1,5 mln lat temu, ale przede wszystkim rolnictwo, które – jeśli ufać archeologom, zawdzięczamy ludom zamieszkującym dzisiejszą Anatolię, były czynnikami przyspieszającymi rozprzestrzenianie się w populacji ludzkiej bardzo szczególnego allelu genu klatryny CHC22. Jak możemy przeczytać na łamach czasopisma internetowego eLife (www.elifesciences.org/articles/41517), klatryna CHC22 odgrywa kluczową rolę w wewnątrzkomórkowym transporcie pęcherzyków błonowych odpowiedzialnych za dostarczanie tam gdzie trzeba transportera glukozy GLUT4 w odpowiedzi na insulinę. Gen kodujący tę klatrynę nazywa się CLTCL1. To jego polimorfizm, relacje filogenetyczne oraz działanie in vitro postanowili zbadać naukowcy. Okazało się, że gen ten, pochodzący z duplikacji genu CLTC, dwukrotnie był tracony w dwóch liniach ewolucyjnych kręgowców. CLTC jest właściwy wszystkim zwierzętom wyposażonym w strunę grzbietową. Tenże gen obecny u wszystkich naszych bliskich zwierzęcych kuzynów koduje klatrynę CHC17, zaangażowaną w proces endocytozy.

DWA WARIANTY GENU

W populacji ludzkiej funkcjonują dwa podstawowe warianty genu CLTCL1. Różnią się one aminokwasem w pozycji 1316: jest tam metionina lub walina. Wariant z waliną występuje w populacjach o długiej historii rolniczej. Wariant z metioniną charakteryzuje populacje o dużym udziale genomu pierwotnych łowców-zbieraczy. Obie formy różnią się tzw. dynamiką komórkową. Oznacza to, że wariant CHC22-V1316 jest mniej wydajny w kontrolowaniu cyrkulacji błonowej GLUT4, co zmienia komórkową odpowiedź na insulinę. Może zatem być tak – i do takiego roboczego wniosku dochodzą badacze – że to zmiany w diecie związane z przejściem pomiędzy zbieraczym a rolniczym trybem życia, co wzbogaciło ludzką dietę w cukry, przyczyniły się do selekcji tej zmiany. Tu na marginesie warto jednak powiedzieć, że rolnictwo nie pojawiło się w Europie – i na świecie – jako technologia. Nie ono także było starsze niż chleb czy piwo. Badania archeologiczne nie pozostawiają wątpliwości, że już najstarsze wspólnoty łowiecko-zbieracze, np. aborygeni australijscy, którzy zasiedlili dzisiejszą Australię i Papuę ok. 60 tys. lat temu (czyli gdy człowieka współczesnego w Europie chyba jeszcze nie było), potrafiły już posługiwać się kamiennym ucierakiem/moździerzem do pokarmu roślinnego, który znajdował się zazwyczaj w ich obozowiskach tuż obok stałego paleniska. Podobnie – najstarszy na świecie „piec chlebowy” odkryty w Jordanii, ma ok. 13 tys. lat, czyli poprzedza pojawienie się tam rolnictwa. Także kamienne zagłębienia służące fermentacji „piwa” (o konsystencji owsianki) znaleziono w natufijskich skałach na terenie Izraela. Wykorzystywano je również już 13 tys. lat temu. Nie trzeba zatem uprawiać zboża, aby odżywiać się chlebem… czy raczej rodzajem podpłomyka z muesli. Co więcej, rolnictwo, jak wspominałam wyżej, co wiemy dzięki niezwykle licznym od kilku lat odkryciom z zakresu genealogii genetycznej, nie rozprzestrzeniało się na naszej planecie jako technologia, tylko jako lud, który posiadał tę technologię. Anatolijczycy ok. 10 tys. lat temu lub nieco dawniej zaczęli uprawiać dziką pszenicę. Genom współczesnej pszenicy świadczy z absolutną pewnością, że to właśnie roślina z okolic Goebekli Tepe – jednego z najważniejszych dziś na świecie stanowisk archeologicznych sprzed 12 tys. lat – była przodkiem pszenicy uprawnej. I to oni opuścili ok. 8-10 tys. lat temu swój dom i poszli z ziarnem w świat. W Europie najpóźniej dotarli do Skandynawii, ok. 5 tys. lat temu. To im właśnie zawdzięczamy cywilizację minojską oraz megality Stonehenge. Widać, że rolnictwo nie było ich jedynym cywilizacyjnym osiągnięciem, które pozostawili ludzkości.

MÓZG LUBI CUKIER

Skoro szli ludzie, nieśli nie tylko ziarno, ale i swoje geny. Największy wśród Europejczyków udział genetycznej spuścizny anatolijczyków współcześnie jest na Sardynii. Nawet ok. 90 proc. genomu typowych rdzennych mieszkańców wyspy. Oznacza to, że nie tyle sama dieta selekcjonuje ten, a nie inny wariant CHC22, ale konkretne genetyczne pochodzenie. Jako że w Europie mamy czterech głównych „ojców” (oprócz anatolijczyka także najdawniejszego neolitycznego łowcę-zbieracza, mieszkańca północy, nazywanego legendarnie hiperborejczykiem, a w nauce ANE – Ancient Northern Eurasian oraz mieszkańca stepu, który przybył ostatni, ok. 5 tys. lat temu), sprawa nie jest bardzo prosta do analizy przyczynowo-skutkowej. Analizując 2,5 tys. genomów tak ludzi współczesnych, jak i archaicznych, badacze doszli do wniosku, że „farmerzy” radzą sobie z cukrem w odpowiedzi na insulinę – wziąwszy pod uwagę polimorfizm CHC22 – znacznie lepiej niż „łowcy-zbieracze”. Ta wiedza może być wykorzystana tak w diagnostyce problemów z metabolizmem glukozy, jak i w profilaktyce cukrzycy typu 2. W przyszłości – być może w leczeniu. Badany w komórkach in vitro młodszy ewolucyjnie allel (ten „rolniczy”) wolniej recykluje transporter glukozy we włóknach mięśniowych pomiędzy posiłkami. Oznacza to, że receptora jest więcej dostępnego w błonach komórkowych, by zająć się glukozą obecną we krwi. Starszy wariant pomagał – podobnie jak gen ob związany z otyłością – naszym przodkom przetrwać problemy przednówka, który dla „łowców-zbieraczy” był doświadczeniem znacznie trudniejszym, niż dla ludów rolniczych. Nasze mózgi „pracują na cukrze”. Dzięki starszemu wariantowi genu CHC22 mogły się rozrastać, mimo że ludzie bywali głodni, a łatwo dostępnego cukru w ich diecie było niewiele. Dziś posiadacze pierwotnego allelu CHC22-M1316 mogą mieć zupełnie przez siebie niezawinione problemy i warto, by stanowczo ograniczali cukier w diecie. Nasze problemy z metabolizmem glukozy mogą mieć zatem archaiczną i przeciekawą ewolucyjnie przeszłość, do której mogą dokopać się zarówno genetycy populacyjni, jak i archeolodzy.

Podobne wiadomości

Nie ma możliwości dodania komentarza