Body Mleko Indeks

Na konferencji Europejskiego Towarzystwa Ludzkiej Genetyki, która odbyła się właśnie w Wiedniu, pojawił się plakat zajmujący się tolerancją laktozy i … wagą.

Otóż wygląda na to, że rozpowszechniony wśród Skandynawów wariant kodującego laktazę genu LCT, dający tolerancję na laktozę u dorosłych (czyli pozwalający pić mleko bez protestów ze strony układu pokarmowego) występuje w parze z większą wagą. Badania przeprowadzono na ponad 15 tys osób. Wg autorów efekt tego wariantu jest niemal tak duży, jak efekt jednego z alleli genu FTO (fat and obesity associated), obarczanego odpowiedzialnością za 1% odziedziczalności otyłości. Posiadacze 2 kopii „tłustego” allelu FTO są przeciętnie o 3-4 kilo grubsi od osób, które nie mają żadnej kopii tego allelu, a ryzyko wystąpienia u nich otyłości jest większe, niż u osób pozbawionych tego allelu.  Jest to chyba najsilniej wpływający na wagę u przeciętnych ludzi gen, jaki udalo się nam dotąd znaleźć. A tu wygląda na to, że LCT działa niemal równie mocno. Zatem być może na błyskawiczne rozprzestrzenienie się tolerancji laktozy w Europie wpłyneła nie tylko  możliwość dostępu do nowego źródła pokarmu, ale i usprawnienie magazynowania energii w postaci tłuszczu. Mam nadzieję, że będzie z tego artykuł, i że go nie przegapię.

Znów o mleku i ewolucji

Wiele osób zajmuje się szukaniem ludzkich genów, w których widać ślady niedawnej ewolucji. Jednym z nich jest gen LCT kodujący laktazę – enzym rozkładający laktozę, czyli cukier mleczny. Z reguły ssaki piją mleko tylko w niemowlęctwie. Później produkcja laktazy zanika, i tracą umiejętność trawienia mleka. Ludzie są pod tym względem wyjątkowi – w niektórych populacjach ludzkich można spotkać wiele osób, u których ekspresja laktazy nie zanika z wiekiem, dzięki czemu nie muszą rezygnować z białego napoju. Tolerancja laktozy jest rozpowszechniona w północnej Europie (u 90% Skandynawów), ale im dalej na południe, tym rzadziej występuje (w Hiszpanii u ok. 50%). U azjatyckich i afrykańskich populacji nie mających wśród przodków pasterzy jest bardzo rzadka (do 20% w Afryce, mniej, niż 1% w Chinach), ale u afrykańskich ludów pasterskich występuje często (50-90%). Umiejętność produkowania laktazy także w wieku dorosłym związana jest z polimorfizmami w sekwencjach regulujących jej wytwarzanie, jednak nie u wszystkich badanych ludów te zmiany są identyczne. U Europejczyków za tolerancję laktozy odpowiada przede wszystkim zmiana z C na T w pozycji -13910 licząc od miejsca startu transkrypcji genu kodującego laktazę, ale w Afryce można znaleźć także inne polimorfizmy (pisałam o tym tu i tu), które wyewoluowały niezależnie, doprowadzając do takiego samego efektu fenotypowego.

Suwałki żądają dostępu do mleka

Mimo, że informacje o kolejnych badaniach na temat historii tolerancji laktozy (czyli cukru mlecznego) pojawiły się już na blogu Archeowieści, postanowiłam też o nich napisać, skoro już tak się o genetyce tej cechy rozpisałam poprzednio (spis postów na końcu).

Wśród naukowców dominuje podparta badaniami genetycznymi hipoteza, że allele niosące utrzymującą się u dorosłych tolerancję na laktozę były rzadkie, a rozpowszechniły się dopiero wtedy, kiedy ludzie udomowili bydło i zaczęli korzystać z jego mleka. O tym, jak wygląda podpis naturalnej selekcji w genie kodującym laktazę (czyli enzym trawiący laktozę), wspominałam wcześniej. Jednak są i tacy, którzy wspierają konkurencyjną hipotezę – mianowicie twierdzą, że pić mleko zaczęto tylko w tych populacjach, w których tolerancja laktozy już występowała stosunkowo często. Badania zespołu Marka Thomasa to kolejny argument przeciwko tej drugiej hipotezie.

Mleko, malaria i mukowiscydoza

Praktycznie wszystkie geny w populacji występują w więcej niż jednym wariancie (allelu). Zjawisko to nazywane jest polimorfizmem. Jednym z mechanizmów utrzymujących polimorfizm w populacji jest naddominacja. Polega ona na tym, że heterozygota (osobnik, u którego występują dwa różne allele danego genu) jest lepiej dostosowana od homozygot. Podręcznikowym przykładem jest wspomniany w poprzednim wpisie polimorfizm genu kodującego hemoglobinę – homozygoty produkujące wyłącznie zmutowaną hemoglobinę S (HbSHbS) chorują na anemię sierpowatą, homozygoty produkujące wyłącznie zwykłą hemoglobinę A (HbAHbA) zapadają na malarię, ale heterozygoty (HbSHbA) nie mają anemii i nie chorują na malarię. Istnieje kilka innych polimorfizmów, które niektórzy wiążą z naddominacją, choćby przywołany poprzednio polimorfizm antygenu Duffy czy mutacje w białku PrP, ale u człowieka tylko przykład anemii sierpowatej i jej związku z malarią nie budzi żadnych wątpliwości. Ostatnio opisano kilka przypadków występowania przewagi heterozygot w genach związanych z płodnością u owiec.

Mechanizm picia mleka

Jeśli temat badawczy jest ciekawy, a narzędzia dostępne, to czasem robi się z tego wyścig. Czasem też kilka artykułów na ten sam temat ukazuje się niemal równocześnie. Podobnie jest w przypadku mutacji związanych z tolerancją laktozy. Nie tylko wspomniana w poprzednim poście Tishoff pisała o nowych polimorfizmach pojedynczych nukleotrydów (SNP) związanych z tolerancją laktozy u dorosłych. Niedawno artykuł na ten sam temat opublikowała grupa prof. Swallow. Potwierdzili oni, że „europejski” allel T-13910 występuje rzadko u ludów pasterskich wywodzących się z Afryki Wschodniej i Bliskiego Wschodu. Następnie zajęli się poszukiwaniem „miejscowych” alleli dających tolerancję laktozy. Zbadali tolerancję laktozy i sekwencje położone 14 kb od genu kodującego laktazę i oczywiście znaleźli trzy nowe polimorfizmy u tych badanych, którzy trawili laktozę. W tej grupie najczęściej występował allel G-13915 (opisany też przez Tishoff, ale jako rzadszy). Oprócz tego opisali jako nowe allele C-13913 i G-13907 (ten ostatni również występował jako rzadszy w grupie badanej przez Tishoff).

Pij mleko, będziesz mutantem

Wszyscy ludzie w dzieciństwie potrafia trawić laktozę, czyli cukier mleczny. Odpowiedzialny za to jest enzym zwany laktazą, kodowany przez gen LCT. Ale u dorosłych dość często laktaza przestaje być produkowana – efektem jest nietolerancja laktozy. Kiedyś potrzebowaliśmy tego enzymu wyłącznie jako dzieci, wiec wytwarzanie go po odstawieniu od piersi było marnotrawstwem. Jednak po udomowieniu bydła możliwość trawienia laktozy u dorosłych stała się zaletą. I tak zostaliśmy chyba jedynym gatunkiem ssaków, którego dorosłe osobniki potrafią rozkładać laktozę.

Tolerancja laktozy występuje u większości mieszkańców północnej Europy (u >90% Skandynawów), ale pojawia sie rzadziej na południu kontynentu i na Bliskim Wschodzie (u ~50% Hiszpanów i Francuzów). U azjatyckich i afrykańskich populacji nie mających wśród przodków pasterzy jest bardzo rzadka (~1% Chinczykow, ~5%–20% rolników z zachodniej Afryki). Jednak u afrykańskich ludów pasterskich występuje częściej (u ~90% Tutsi i ~50% Fulani).