Imiku jaoks on piima seedimine tükk kooki. Kuid sama ei saa öelda täiskasvanute kohta. Imikutel on võime seedida piima asendamatut suhkrut, laktoosi, tänu ensüümile nimega laktaas, mis lõhustab selle kaheks väiksemaks suhkruks, glükoosiks ja galaktoosiks. Vanemaks saades lõpetavad paljud inimesed laktaasi tootmise ja kaotavad selle võime. Teised mitte.
Seotud sisu
- Kui inimesed esimest korda piima said
- Loomade vähendamine minikarjaga
- Laktoositaluvus ja inimese evolutsioon
Teadlased on mõnda aega püüdnud lahti mõtestada, kuidas, millal ja miks inimestel on laktoositaluvus. Laktoositaluvusega (või teaduslikus mõttes laktaasi püsivusega) inimesed on pärit Põhja-Euroopast, Lähis-Idast ja Aafrikast. Üldine hüpotees: mõnedel inimestel tekkisid mutatsioonid looduslikult laktaasi geeni läheduses ja ensüümi tootmine jätkas täiskasvanuks saamist ning keskkonnas toimuva tõttu oli laktaasiga täiskasvanutel laktoositalumatuse suhtes ellujäämise eelis. "Mis iganes see oli, see oli tõesti väga kasulik, sest see levis kiiresti, " selgitab Philadelphia Pennsylvania ülikooli geneetik Sarah Tishkoff.
Teadlased ei nõustu sellega, mis ajendas kohanemist erinevates piirkondades, kuid nad on tuvastanud käputäie mutatsioone, mis võivad olla seotud laktoositaluvusega. Raske on aga öelda, millised mutatsioonid on kõige olulisemad ja kui palju, mis piirkonniti erineb.
Tishkoff ja tema kolleegid avaldasid täna ajakirjas American Journal of Human Genetics uue uuringu - tänapäeva Aafrika suurima laktoositaluvuse uuringu -, mis võtab veel ühe sammu kõige asjakohasemate mutatsioonide väljaselgitamiseks ja vihjab nende evolutsioonilistele põhjustele. Töö kinnitas, et varem tuvastatud geneetilised mutatsioonid on tõepoolest seotud aafriklaste laktaasi püsimisega. Näidates, et need geenid esinevad Aafrika pastoraalsetes rühmades ebaproportsionaalselt kõrgel sagedusel, panid leiud ka geneetilise teabe idee, mille kohaselt loomade kodustamine on lahutamatult seotud laktoositaluvuse levimisega.
2007. aastal leidis Tishkoffi labor kolm mutatsiooni, mis korrelatsioonis laktaasi püsivusega ida-aafriklaste väiksemates rühmades, ja teised rühmad on leidnud muid mutatsioone, mis on seotud laktaasi püsimisega valitud Aafrika populatsioonides, näiteks Etioopia kogukondades. Kuid nendes uuringutes "on inimesi, kes suudavad piima seedida, kellel neid [mutatsioone] pole", ütleb Tishkoff: "Niisiis, me arvasime, et seal võib olla midagi muud."
Uues töös soovisid teadlased laktaasi püsivuse uurimiseks kasutada laiemat objektiivi. Meeskond võttis vereproovid ja sekveneeris DNA 819 aafriklaselt (esindades 63 erinevat populatsiooni) ja 154 aafriklaselt (esindavad üheksa populatsiooni Euroopas, Lähis-Idas ning Kesk- ja Ida-Aasias). Nad keskendusid inimese genoomi kolmele piirkonnale laktaasigeeni lähedal: promootorpiirkonnale (mis lülitab geeni sisse või välja, põhjustades laktaasi tootmist) ja kahele võimenduspiirkonnale (seotud geeni laktaasi hoidmise või selle suurendamisega ) . Neid piirkondi sekveneerides leidsid nad viis mutatsiooni, mida teadaolevalt seostati laktaasi püsimisega, ja mõõtsid nende sagedust kõigi erinevate populatsioonide lõikes.
Sarah Tishkoff korraldab Tansaanias Maasai elanike rühmale laktoositaluvuse testi. Selle testiga mõõdetakse piima seedimise võimet - see on omadus, mida Tishkoff ja teised uurijad seostavad pastoraalsuse praktikaga. (Foto: Pennsylvania ülikool) Geneetiliste andmete sobitamiseks laktoositaluvusega pidid nad kontrollima põldude seisundit, sealhulgas Aafrika kaugemates piirkondades. Nad andsid osalejatele magusat laktoosipulbrit, mis võrdub ühe kuni kahe liitri piimaga. "See maitseb nagu apelsin Cool-Aid, " ütleb Tishkoff.
Seejärel mõõtsid teadlased kaasaskantava diabeedianalüüsi komplekti abil tunni jooksul iga 20 minuti järel glükoosisisaldust veres. Vere glükoosisisalduse suurenemine tähendas, et inimese keha lagundas laktoosi. "Selle põhjal võime liigitada inimesi tolerantsideks, osaliselt tolerantseteks või sallimatuteks, " ütleb suurema osa välitöödest Tishkoffi labori teadur Alessia Ranciaro.
Võrreldes geneetilisi andmeid põlluandmetega, kinnitasid nad seost kolme varem tuvastatud võimenduspiirkonna mutatsiooni ja laktaasi püsivuse vahel. Laktaasi püsivusega seostati ka kahte muud mutatsiooni, üks promootoris ja teine võimenduspiirkonnas, kuid need on vähem levinud ja nende omaduste korrelatsioonis vähem selged.
Et saada aimu, kust need mutatsioonid võisid pärineda geograafiliselt, vaatasid nad mutatsioonimustreid (nn haplotüüpe) osalejate kromosoomides, kus laktaasi geenid asusid. On teada, et erinevad haplotüübid on ajalooliselt pärit erinevatest geograafilistest piirkondadest, nii et uurides Aafrika erinevate haplotüüpide seost tänapäeval ja laktaasi geeni mutatsioonide olemasolu või puudumist, suutsid teadlased jälgida nende mutatsioonide geograafilist levikut kogu maailmas Aafrika.
Andmed viitavad sellele, et laktaasi mutatsioonide levik langes kokku inimeste leviku ja kariloomade kodustamisega kogu Aafrikas. Autorid leidsid, et mutatsioonide evolutsiooniline ajalugu vastab teadaolevatele rändeharjumustele ja arheoloogilistele tõenditele kariloomade kodustamise alguse kohta. Eelkõige Lähis-Idast Aafrika põhja-Aafrikasse levinud mutatsioon on umbes 5000–12 300 aastat vana, asetades selle umbes samasse vanusesse kui veiste kodustamine Põhja-Aafrikas ja Lähis-Idas, mis toimus umbes 10 000 aastat tagasi. Veel üks Araabia poolsaarel levinud variant vastab vanuses arheoloogilistele tõenditele kaameli kodustamise kohta selles piirkonnas umbes 5000 aastat tagasi.
"Kui need rühmad rändavad teistesse piirkondadesse, toovad nad selle mutatsiooni endaga kaasa ja kui nad abielluvad kohaliku rühmaga, ükskõik kellega nad ka ei puutu, on sellest kasu ka nendes, seega suureneb ka selle sagedus, " ütleb Tishkoff .
Teises näites arvatakse varasemate uuringute põhjal, et Tansaanias, Keenias ja Lõuna-Aafrikas levinud spetsiifiline mutatsioon on vaid 2700 kuni 6800 aastat vana. See langeb kokku pastoraalide rände ajaga Põhja-Aafrikast Ida-Aafrikasse. Kuidas see Lõuna-Aafrikas ilmnes, on pisut keerulisem, kuid sellel võib olla midagi pistmist bantu elanike levimisega Ida-Aafrikas ja nende segunemisega kohalike karjakasvatajatega lõuna poole kolides.
Pole täiesti üllatav, et laktaasi püsivust põhjustavaid geneetilisi variante seostatakse pastoraalsusega. Tegelikult on teadlased tunnuse seosest juba pikka aega teada, märgib geneetik Dallas Swallow University University Londonist. Uus uuring toetab palju varasemat tööd, sealhulgas ka tema enda tööd. Kuid "korrelatsioon elustiiliga pole kaugeltki absoluutne", ütleb ta.
Ranciaro ja Tishkoff tunnistavad, et nende uuring ei vasta kõigile küsimustele, mis on seotud laktaasi püsimisega Aafrikas. Veiste puudumine ei tähenda tingimata seda, et elanikkond ei saaks piima seedida või vastupidi. Lisaks näib, et laktaasi tootmisel on ka teisi seni tuvastamata mutatsioone. Näiteks puuduvad mõnel Tansaania jahimehe-koguja Hadza elanikul laktaasi püsivuse geneetilised jäljed, kuid näib, et mõned suudavad piima probleemideta seedida.
Laktaas võib mängida rolli ka taimede valkude lagundamisel, mis selgitaks, miks mõned rühmad, kellel pole veiseid, võivad ikkagi laktaasi toota täiskasvanuna. Teise võimalusena on mõned teadlased püstitanud hüpoteesi, et soolestiku bakterid võivad aidata mute puudumisel mõnda piima seedida.
Mida see kõik keskmise piimatootja jaoks tähendab? Kui olete pärit Aafrikast, selgitab see teie laktaasiga seotud mutatsioonide taga olevat evolutsiooniteekonda üsna hästi. Aafrika kuivades keskkondades on piim peamiseks vedelikuallikaks, kui vett napib, seega on laktaasi püsimise evolutsiooniline eelis selge.
Kuid kui olete pärit Euroopast - teisest piirkonnast, kus on kariloomade kodustamise traditsioon ja tavaline laktaasi püsivus -, jääb lugu saladuseks. Teadlased on välja pakkunud mitmesugused teooriad evolutsioonilise rõhu kohta, mis ajendavad laktaasi püsimist kogu Euroopas, kuid kõvad geneetilised tõendid vajavad veel avastamist.
