Цивилизация
Способность людей переваривать продукты, содержащие крахмал, помогла человеку не просто выжить, но и расселиться по всей планете, сообщает Nature. По мнению американских учёных, очень важную роль в развитии человечества сыграл секрет слюнных желез. По сравнению с другими представителями приматов, например с шимпанзе, человек обладает слюной, которая лучше расщепляет сложные углеводы (или полисахариды), например крахмал, до сих пор остающийся важным элементом диеты человека. Соответственно, люди могут получать больше энергии, употребляя в пищу то же количество продуктов, что и другие приматы.
По словам учёных из Университета штата Аризона, первичное расщепление таких сложных соединений возможно только благодаря амилазе — ферменту слюны, под воздействием которого полисахариды подвергаются первичной обработке. Как отметили исследователи, основным отличием человека от других приматов стало наличие большего количества копий гена AMY1, который имеет отношение к созданию амилазы.
Генетикам и раньше было известно, что некоторые люди обладают большим количеством копий AMY1, чем другие. Однако до сих пор ничего не было известно о важности наличия этих дополнительных копий как для отдельных людей, так и для человечества в целом. Некоторые учёные предполагали, что эти копии не очень сильно влияют на работу организма. Исследователи из Университета Аризоны, а также их коллеги из Университета Калифорнии в Санта-Крусе решили проверить это спорное утверждение — они провели сравнительное исследование, в котором приняли участие люди с разным количеством копий гена.
«В качестве подопытных мы использовали студентов. В ходе эксперимента у каждого из них взяли анализ слюны, благодаря чему нам и удалось измерить уровень амилазы в секрете», — рассказал антрополог Натаниэль Домини, представляющий в исследовании Университет Калифорнии.
Учёные пришли к выводу: наличие дополнительных копий гена AMY1 приводит к производству большего количества амилазы, а соответственно, к лучшей способности организма расщеплять крахмал.
Как показало дальнейшее исследование, у современных людей, живущих в обществах, где предпочитают богатую углеводами пищу, количество копий гена больше, чем там, где в пищу потребляют гораздо меньше этих соединений. Причем такая тенденция сохраняется для всех культур, неважно, где живут люди — в Азии, Африке, Европе или, например, в Арктике.
Так, бушмены хадза, проживающие на севере Танзании, согласно исследованиям антропологов, едят много клубневых растений, содержащих крахмал. По данным генетических исследований, в среднем в организме этого народа насчитывается 6,7 копии гена. А вот пигмеи-мбути из лесов Итури (северо-восток Демократической Республики Конго) едят меньше подобных растений, и у них среднее количество копий гена, ответственного за производство амилазы, равно 5,4.
В любом случае человекообразные шимпанзе, которые предпочитают фрукты, обладают лишь двумя копиями AMY1.
По словам авторов исследования, в ходе эволюционного развития нашим предкам пришлось приспосабливаться к условиям окружающей среды, вследствие чего секрет их слюнных желез стал переваривать продукты, содержащие трудно расщепляемый крахмал.
«Диета, основанная на потреблении продуктов с высоким содержанием крахмала, оказала важное воздействие на эволюцию человечества», — отметил руководитель исследования, антрополог Джордж Перри из Аризонского университета.
Как отметил Домини, постепенный переход на диеты, обогащенные крахмалом и, соответственно, углеводами, мог поддержать процесс изменения мозга гоминид, который резко активизировался примерно два миллиона лет назад.
«Такая диета влияла на то, чем питался мозг», — отметил антрополог. По его словам, прием в пищу крахмалосодержащих клубневых растений, распространённых в том числе и в Африке, сделал возможным возвышение и расцвет людей с большим объемом мозга.
Авторы исследования отметили, что сравнительный анализ генетической информации шимпанзе и человека показал, что увеличение количества дополнительных копий AMY1 у человека произошло сотни тысяч лет назад, если не раньше. Сейчас учёные работают над двумя гипотезами, связывающими изменения в генетике с изменениями возможностей мозга наших предков. Так, улучшение качества слюны могло повлиять на увеличение его объёма, которое учёные относят к периоду 2,5–2 млн лет назад. Впрочем, объясняет Домини, появление копий гена может быть связано с началом развитием сельского хозяйства около 150 тысяч лет назад.
Специалисты отмечают, что необходимы более тщательные и длительные исследования ДНК людей, принадлежащих к разным культурам, которые помогут им определить время возникновения генетических изменений. Как уверенно заявил биолог Джеймс Сикела из центра здравоохранения Университета штата Колорадо в Денвере, междисциплинарные исследования, которые связывают эволюцию человека с генетическими изменениями, становятся всё более популярными.
«Это исследование — пример того, что можно выяснить, обратившись к эволюционной генетике», — заявил он.
Ознакомиться с результатами исследования американских антропологов можно на страницах журнала Nature Genetics.