Z biegiem czasu nasza dieta radykalnie zmienia naszą anatomię, nasz układ odpornościowy i być może kolor skóry.
w rzeczywistości nie jesteśmy tym, co jemy. Jednak to, co jemy, wpływa na ścieżkę naszego ewolucyjnego rozwoju przez wiele pokoleń. Dieta, mówi antropolog John Hawks z University of Wisconsin w Madison, jest bardzo ważnym elementem naszej ewolucyjnej historii. Uważamy, że w ciągu ostatniego miliona lat pewne zmiany w anatomii człowieka, zębach i czaszce są związane ze zmianami w diecie”.
Nasza ewolucja trwa, a dieta pozostaje niezbędna. Badania genetyczne pokazują, że ludzie wciąż ewoluują, a wpływ doboru naturalnego na geny wpływa dosłownie na wszystko, od choroby Alzheimera i koloru skóry po wiek menstruacyjny. A to, co dziś jemy, jutro wpłynie na kierunek naszego ruchu.
Czy masz mleko?
Kiedy ssaki są młode, wytwarzają enzym laktazy, który pomaga w trawieniu cukru laktozy znajdującego się w mleku matki. Ale gdy ssaki dojrzewają, mleko znika z ich diety. Oznacza to, że enzym trawiący laktozę nie jest już potrzebny, a zatem dorosłe ssaki zwykle przestają go wytwarzać.
Ale dzięki ewolucji niektórzy ludzie obalają ten trend.
Około dwie trzecie dorosłych nie toleruje laktozy lub ma obniżoną tolerancję. Jednak przenośność różni się znacznie w zależności od położenia geograficznego. W niektórych częściach Azji Wschodniej nietolerancja laktozy może sięgać nawet 90 procent. W szczególności laktoza jest słabo tolerowana przez mieszkańców krajów Afryki Zachodniej, Arabów, Greków, Żydów i Włochów.
Film promocyjny:
Z drugiej strony północni Europejczycy wydają się być zakochani w laktozie, ponieważ 95 proc. Ją tam toleruje. Oznacza to, że nawet w wieku dorosłym nadal wytwarzają enzym laktazy. „W co najmniej pięciu regionach populacja dostosowała swój gen do trawienia tego węglowodanu i pozostaje on aktywny u dorosłych”, mówi Hawkes, zauważając, że występuje on najczęściej u ludów Europy, Bliskiego Wschodu i Afryki Wschodniej.
Starożytne DNA pokazuje, że tolerancja laktozy u dorosłych jest niedawną miarą ewolucji. Była nieobecna 20 tysięcy lat temu. Obecnie laktoza jest tolerowana przez około jedną trzecią wszystkich dorosłych.
Ta szybka zmiana ewolucyjna sugeruje, że spożycie mleka prawdopodobnie zapewniło znaczące korzyści w zakresie przeżycia w porównaniu z osobami, które musiały sfermentować je na jogurt lub ser. Podczas fermentacji bakterie rozkładają cukier mleczny, w tym laktazę, zamieniając go na kwasy i ułatwiając trawienie osobom z nietolerancją laktozy. Ale wraz z tymi cukrami znika duża część kalorii z żywności.
Hawkes wyjaśnia, dlaczego zdolność trawienia mleka była tak cenna w przeszłości: „Ludzie mieli ograniczony pokarm, ale jeśli masz krowy, owce, kozy lub wielbłądy, masz możliwość spożywania wysokokalorycznych pokarmów, które trawią dzieci, a dorośli nie. Dzięki temu osoba może wydobyć z mleka o 30 procent więcej kalorii i nie ma problemów trawiennych, które występują podczas spożywania mleka.”
Niedawne badanie genetyczne wykazało, że tolerancja laktozy u dorosłych była mniej rozpowszechniona w rzymskiej Wielkiej Brytanii niż obecnie. Oznacza to, że ewolucja trwała również w całej historii kroniki Europy.
Wiele osób ma teraz dostęp do różnorodnych alternatywnych pokarmów, a także tabletek mleka i laktazy bez laktozy, które pomagają im trawić produkty mleczne. Innymi słowy, możemy obejść niektóre konsekwencje doboru naturalnego. Oznacza to, że niektóre cechy indywidualne, takie jak tolerancja laktozy, mogą nie mieć takiego samego bezpośredniego wpływu na przeżycie i reprodukcję, jak w przeszłości, przynajmniej w niektórych regionach świata.
„O ile nam wiadomo, w Szwecji zdolność lub niezdolność do trawienia mleka nie ma żadnego znaczenia dla przetrwania i reprodukcji potomstwa. Jeśli jesz jedzenie z supermarketu, Twoja tolerancja na produkty mleczne w żaden sposób nie wpływa na długość Twojego życia. Ale w Afryce Wschodniej to nadal ma znaczenie”- mówi Hawkes.
Pszenica, skrobia i alkohol
Obecnie w sklepach często można znaleźć całe półki z produktami bezglutenowymi (bezglutenowymi). To są ciasteczka, krakersy i chleb. Jednak trudność w trawieniu glutenu, który jest głównym białkiem pszenicy, jest kolejnym stosunkowo nowym wyzwaniem w ewolucji człowieka. Ludzie zaczęli przechowywać i regularnie jeść zboże dopiero około 20 tysięcy lat temu, a uprawą pszenicy na poważnie zajęli się dopiero 10 tysięcy lat temu.
Ale kiedy pszenica i żyto stały się integralną częścią diety człowieka, choroba trzewna lub celiakia stała się powszechna. „Patrzysz na to i zastanawiasz się: jak to się mogło stać?” - mówi Hawkes. „Dobór naturalny nie powinien dawać takiego rezultatu”.
Odpowiedź leży w odpowiedzi układu odpornościowego. System genów, znany jako główny kompleks zgodności tkankowej człowieka, bierze udział w walce z chorobami i często tworzy nowe warianty, dzięki czemu osoba może oprzeć się nieustannie zmieniającym się infekcjom. Niestety, u osób z celiakią system ten myli ludzki układ pokarmowy jako chorobę i atakuje błonę śluzową jelit.
Jednak pomimo oczywistych niebezpieczeństw związanych z celiakią, ewolucja nie wydaje się zmniejszać częstości występowania chorób. Warianty genów odpowiedzialne za tę chorobę są dziś tak powszechne, jak wtedy, gdy ludzie zaczęli jeść pszenicę.
„W tym miejscu selekcja pomagająca w walce z chorobami i pasożytami ma skutek uboczny wywołujący celiakię u niewielkiej liczby osób. To jest dziedzictwo, które zostawiła nam ewolucja. To nie była adaptacja do diety, ale adaptacja przeciwko diecie”- mówi Hawks. Niezamierzone konsekwencje nie są rzadkością w procesie ewolucyjnym. Na przykład mutacje genetyczne w krwinkach czerwonych, które pomagają człowiekowi w walce z malarią, prowadzą również do śmiertelnej choroby zwanej sierpowatą chorobą.
Interesujące są również inne przykłady postępującej ewolucji spowodowanej zmianami diety, ale tutaj sytuacja jest bardziej niepewna. Na przykład istnieje enzym zwany amylazą, który pomaga ślinie trawić skrobię. Historycznie rzecz biorąc, ludy rolnicze zachodniej Eurazji i Ameryki Środkowej mają więcej kopii odpowiedniego genu. Czy to wynik selekcji, aby mogły lepiej trawić skrobię? „To bardzo interesująca historia i być może tak jest. Ale biologia jest nauką złożoną i teraz nie jesteśmy do końca pewni, jaki mechanizm tu działa i jak ważna jest”- mówi Hawkes.
U jednej trzeciej mieszkańców Azji Wschodniej (Japończycy, Chińczycy, Koreańczycy) po spożyciu alkoholu pojawia się zaczerwienienie, ponieważ podczas metabolizmu wytwarzają nadprodukcję toksycznego enzymu aldehyd octowy. Istnieją mocne dowody genetyczne, że taka reakcja pojawiła się niedawno, w ciągu ostatnich 20 000 lat, mówi Hawkes.
Jego pojawienie się w genomie mniej więcej zbiega się z początkiem uprawy ryżu 10000 lat temu, a niektórzy naukowcy uważają, że zapobiegał spożywaniu nadmiernych ilości wina ryżowego. Ale ramy czasowe nie są dość precyzyjnie określone, zarówno dla mutacji, jak i dla uprawy ryżu. Uważa się również, że aldehyd octowy chroni przed pasożytami, które nie tolerują tej toksyny.
„Do pewnego stopnia miało to duże znaczenie dla ludzi w przeszłości, ponieważ nie zdarzało się to wtedy zbyt często, a teraz jest powszechne” - mówi Hawkes. „To poważna zmiana, ale tak naprawdę nie wiemy, dlaczego tak się stało”.
Ważniejsze niż nam się wydaje?
Nawet kolor skóry może się zmienić (przynajmniej częściowo) w odpowiedzi na zmiany w diecie (istnieją inne czynniki, w tym dobór płciowy). Dzisiejsza różnorodność kolorów skóry ludzkości jest stosunkowo nowym zjawiskiem. Standardowa hipoteza głosi, że na równikowych szerokościach jest więcej promieni ultrafioletowych. Nasz organizm potrzebuje witaminy D, dlatego nasza skóra wytwarza ją pod wpływem promieniowania ultrafioletowego. Jednak nadmierne ilości promieni ultrafioletowych powodują szkodliwe skutki, a ciemniejsze pigmenty skóry skuteczniej je blokują.
Zgodnie z tą hipotezą, gdy człowiek zaczął przemieszczać się na mniej słoneczne i chłodniejsze szerokości geograficzne, jego skóra nie potrzebowała już ochrony przed silnym promieniowaniem ultrafioletowym i rozjaśniła się, aby produkować bardziej użyteczną witaminę D przy mniejszym nasłonecznieniu.
Jednak badania porównawcze DNA współczesnych Ukraińców i ich prehistorycznych przodków wskazują, że kolor skóry Europejczyków zmienia się od 5000 lat. Tłumaczy to inna teoria, która mówi, że pod wpływem diety może wystąpić pigmentacja skóry. Tak więc, jeśli pierwsi rolnicy cierpieli na brak witaminy D, to ich przodkowie z wielu myśliwych i zbieraczy otrzymywali ją w wystarczających ilościach, żywiąc się rybami i mięsem zwierzęcym.
Nina Jablonski, badaczka kolorów z Penn State University, powiedziała magazynowi Science, że nowe dowody naukowe sugerują, że „unikanie regularnego przyjmowania witaminy D w wyniku przejścia na siedzący tryb życia rolniczego może spowodować stopniowe rozjaśnienie koloru skóry”. …
Trudno zobaczyć ewolucję w akcji. Jednak nowe technologie, takie jak sekwencjonowanie genomu i moc obliczeniowa komputerów, które mogą przetwarzać ogromne ilości danych, pozwalają dostrzec drobne zmiany genetyczne, które przez wiele pokoleń powodują rzeczywiste zmiany ewolucyjne. Obecnie bazy danych genetycznych są coraz częściej porównywane z historiami medycyny i czynnikami, takimi jak dieta, co pomaga naukowcom obserwować ich wzajemne interakcje i związki.
Biolog ewolucyjny Hakhamanesh Mostafavi z Columbia University przeprowadził jedno z takich badań genomu, analizując DNA 215 000 ludzi, próbując zrozumieć, jak ludzie ewoluują przez pokolenie lub dwa. „Jest jasne, że nasza dieta radykalnie się dziś zmienia i kto wie, jakie będą implikacje ewolucyjne” - mówi Mostafavi. „Może nie być bezpośredniego efektu rozmnażania, ale interakcja z genami kontrolującymi cechy jest możliwa”.
Badania genetyczne Mostafaviego wykazały również, że niektóre opcje skracające życie ludzkie, takie jak ta, która powoduje, że palacz zwiększa spożycie tytoniu ponad normę, nadal napotykają aktywny opór w procesie selekcji.
„Widzimy dziś bezpośredni wpływ tego genu na oczekiwaną długość życia człowieka” - wyjaśnia. - Można sobie wyobrazić, że dieta działa podobnie. Ostatnio doświadczamy wielu zmian w diecie, powiedzmy, wraz z pojawieniem się fast foodów, i po prostu jeszcze nie wiemy, jakie mogą być tego konsekwencje i czy będą”.
Na szczęście dzięki pracy naukowców, takich jak Mostafavi i Hawks, możemy nie potrzebować 20 000 lat, aby to rozgryźć.
Brian Handwerk