Фермент для усвоения молока
Никого не удивляет, что взрослые люди пьют молоко. Некоторые его даже очень любят. Тем не менее, по сути своей молоко вовсе не предназначено для питания взрослых животных – это специальный продукт, который вырабатывают самки млекопитающих для выкармливания потомства.
Кстати, далеко не все взрослые воспринимают молоко, хотя таких людей большинство в Европе и достаточно в некоторых странах Африки и Юго-восточной Азии. Что касается остальных стран, то там большинство населения молоко просто не переваривает. Причина в том, что у них в кишечнике не синтезируется фермент лактаза, расщепляющий молочный сахар — лактозу. И молоко не усваивается. Если совсем точно, то это фермент у них вырабатывался — в бытность их грудными детьми, а потом перестал.
Ген работает как у младенцев
ген
Аллели
Различные формы одного и того же гена, расположенные в одинаковых участках (локусах) парных хромосом и определяющие варианты проявления одного и того же признака.
В популяциях Европы за переносимость и непереносимость молока отвечает ген МСМ6. Одна мутация – замена в определенном участке нуклеотида цитозин на тимин — приводит к тому, что лактаза продолжает вырабатывается во взрослом возрасте, и молоко усваивается. Частоты этой мутации в разных популяциях очень хорошо совпадают с частотами переносимости молока. Вариант гена с данной мутацией называют аллелем постоянства лактазы.
Откуда пошла мутация
Ученые до сих пор точно не знали место и время возникновения этой мутации в человеческом геноме. Очевидно, что это событие связано с одомашниванием животных, от которых человек стал получать молоко. Но что первично — появление полезной мутации или употребление молока в пищу —было неясно.
Также предстояло проверить и еще одну гипотезу: что мутация появилась в Северной Европе. Дело в том, что в Великобритании, Скандинавии и других странах Северной Европы свежее молоко могут употреблять в пищу 89−96% населения, в то время как в странах Восточной и Южной Европы – от 15 до 54%. У этого есть причины: на севере люди больше нуждаются в животных жирах и витамине D (он содержится в молоке), поскольку при ограничении солнечного света витамин D меньше вырабатывается в организме. Так как аллель постоянства лактазы в Северной Европе встречается намного чаще, специалисты полагали, что он здесь и возник.
эпоха
Неолит
Последняя стадия каменного века. Начинается с перехода от охоты и собирательства к земледелию и скотоводству, а кончается появлением железных орудий труда, то есть железным веком. Разные культуры вступили в этот период развития в разное время. На Ближнем Востоке неолит начался около 9500 лет до н.э.
Анализ ДНК из ископаемых костей показывает, что в начале распространения неолита в Центральной Европе этот аллель был очень редок. Чтобы проследить историю его появления, команда генетиков под руководством Марка Томаса (Mark Thomas), профессора Исследовательского отделения генетики, эволюции и окружающей среды Университетского колледжа Лондона (UCL Genetics, Evolution and Environment), использовала компьютерное моделирование по методу approximate Bayestia computation (АВС).
В модель ученые заложили данные о частотах аллеля постоянства лактазы в 12 европейских популяциях, археологические сведения о начале одомашнивания животных и развитии молочного скотоводства в Европе, о миграциях населения и о распространении культурных традиций.
Что принес новый каменный век
Марк Томас с коллегами провели 200 тысяч компьютерных симуляций распространения аллеля постоянства лактазы по Европе. Симуляции включали 360 поколений и, исходя из того, что время смены поколений составляет 25 лет, охватывали период в 9000 лет. Это начало эпохи неолита, когда человеческие популяции на территории Европы постепенно переходили от охоты и собирательства к земледелию и разведению скота.
Именно тогда в Анатолии (современная западная Турция) и на побережье Эгейского моря, как предполагают, зародилось сельское хозяйство, в том числе и скотоводство. Но одомашнивание и разведение животных для получения молока не обязательно означало употребление свежего молока в пищу.
Во многих культурах, особенно среди народов средиземноморских стран, молоко сбраживали для производства кисломолочных продуктов.
Ген следовал за коровами
Молочное скотоводство распространялось путем «культурной диффузии» от побережья Эгейского моря на Балканы и в Центральную Европу.
Как показала модель, аллель постоянства лактазы появился около 7500 лет назад в Центральной Европе. Более точно ученые определяют это место как область между Центральной Европой и Северными Балканами. Случайно возникшая мутация прошла естественный отбор, так как ее носители, которые могли пить свежее молоко, получили эволюционное преимущество.
Для молока нужна керамика
культура
Культура линейно-ленточной керамики
Наиболее распространенная неолитическая культура Центральной Европы 5500−4500 лет до н.э. Название получила по характерному лентовидному рисунку на керамической посуде. Изготовляли кубки, чаши, вазы и кувшины грубой работы без рукояток.
О дальнейшем распространении молочного скотоводства можно судить по остаткам культуры линейно-ленточной керамики, названной так по характерному рисунку на керамической посуде. Керамические сосуды, среди прочего, использовались для хранения молока. Вслед за культурой распространялся ген. Наиболее охотно стали пить свежее молоко в Германии и Скандинавии.
Генетики говорят о генно-культурной коэволюции – совместной эволюции гена и культуры. По мере продвижения аллеля на север его преимущества усиливались влиянием окружающей среды, и именно поэтому в геном населения Северной Европы он внедрился наиболее прочно.
Так что если взглянуть на современную карту частот аллеля постоянства лактазы, то видно, что область его наибольшей частоты довольно далеко отстоит от центра возникновения. Но генетики знают, что так бывает.
Статья о том, где, когда и почему наши предки стали пить молоко, опубликована в журнале PLoS Computational Biology.
