Цивилизация
Человек пристрастился к алкоголю задолго до того, как стал его производить, даже задолго до того, как стал человеком. Способность перерабатывать алкоголь уходит корнями в очень далекое прошлое: она возникла у наших обезьяноподобных предков еще 10 млн лет назад, пишут ученые в статье в журнале PNAS.
В медицине есть такая тенденция – объяснять болезни цивилизации тем, что человек генетически не приспособлен к современному образу жизни. Например, у человека просто не было времени приспособить свой метаболизм к потреблению большого количества сахара. В результате за сладкую жизнь он расплачивается ожирением, гипертонией и диабетом. Казалось бы, болезни, вызванные алкоголем, могут возникать по той же причине – из-за генетической неприспособленности организма.
Согласно историческим представлениям, алкоголь не входил в «палеолитическую диету», не было его также и в рационе предков человека. Он появился тогда, когда человек освоил земледелие и встал перед необходимостью запасать пищу впрок.
Предполагают, что технология сбраживания пищи для ее сохранения появилась около 9 тыс. лет назад.
По другой гипотезе, алкоголь могли перерабатывать приматы еще 80 млн лет назад. Они питаются плодами, а в переспелых плодах заводятся дрожжи, которые, так же как и при изготовлении вина, сбраживают сахар в спирт. Поедая переспелые плоды, приматы потребляют алкоголь.
Команда под руководством профессора Стивена Беннера, специалиста по синтетической жизни, создавшего Фонд прикладной молекулярной эволюции (FRAME), попыталась в этом разобраться и понять, сколько времени было у человека на то, чтобы его метаболизм адаптировался к потреблению алкоголя.
Этиловый спирт – этанол – расщепляется в печени. Основные ферменты его метаболизма – это алкогольдегидрогеназа, которая превращает молекулу этанола в молекулы ацетальдегида, и альдегиддегидрогеназа, расщепляющая ацетальдегид до уксуса и воды.
Чтобы найти ответ на вопрос,
ученые проследили судьбу фермента алкогольдегидрогеназы класса IV (ADH4) в эволюции приматов на протяжении 70 млн лет.
Они не просто изучили, как изменялся фермент, они протестировали его у современных приматов на эффективность по отношению к этанолу и вычислили его активность у древних вымерших видов. Оказалось, что почти все ферменты у приматов до какого-то момента их эволюции не могли расщеплять этанол, хотя могли расщеплять некоторые другие спирты.
Последний общий предок человека и орангутана был не способен перерабатывать этанол из пищи. Ситуация радикально меняется в момент отделения ветви орангутанов от ветви шимпанзе, гориллы и человека. У общего предка шимпанзе, гориллы и человека фермент ADH4, как показали ученые, расщеплял этанол в 40 раз эффективнее, чем у более ранних приматов.
Это радикальное усиление каталитической активности фермента произошло из-за одной аминокислотной замены в молекуле белка.
В эксперименте ученые проверили — именно замена аминокислоты в позиции 294 приводит к тому, что ADH4 начинает расщеплять этанол.
Так одна мутация привела к тому, что приматы стали перерабатывать этанол, содержащийся в переспелых плодах. Используя палеоантропологические данные, ученые утверждают, что по времени это случилось в период изменившихся экологических условий в раннем миоцене и олигоцене. Именно тогда предки человека стали слезать с деревьев и постепенно приспосабливались к наземному образу жизни.
Палеоантропологи находят такие приспособления у ранних гоминид типа оррорина (6 млн лет назад) и сахелантропа (7 млн лет назад).
Спустившись на землю, предки человека стали чаще собирать переспелые падающие плоды, которые содержат гораздо больше этанола, чем плоды, сорванные с веток.
Способность включать этанол в метаболизм и получать из него энергию способствовала выживанию.
Интересно, что современные человекообразные обезьяны отличаются по пищевым привычкам в зависимости от того, могут ли они расщеплять этанол. Орангутаны и гиббоны, которые не могут расщеплять этанол, питаются как спелыми, так и неспелыми плодами, а шимпанзе и гориллы, которые могут это делать, предпочитают спелые.
Что касается человека, то он со временем успешно освоил производство алкоголя. А полезная для выживания способность перешла у него в немалую проблему, которая называется алкогольной зависимостью. И тут уже оказались задействованы многие другие гены, которые ученые пытаются выяснить, чтобы с этой зависимостью бороться.
Так, специалисты из Техасского университета в журнале Molecular Psychiatry
описали целую сеть генов, вовлеченных в алкоголизм.
Они сравнили работу генов в ткани мозга, взятой посмертно у алкоголиков и независимых от алкоголя людей. Им удалось выявить пул генов, которые, работая вместе, отличают мозг алкоголиков.
Это позволило напрямую связать некоторые черты алкогольной зависимости с работой тех или иных генов. Ученые смогли построить генетическую модель алкоголизма. Они надеются, что эта модель позволит найти новые пути его лечения.