Любовь современных людей к углеводам может иметь очень давние корни.
Некогда распространенный стереотип о том, что древние люди питались стейками из мамонта и другими кусками мяса, способствовал формированию идеи о диете с высоким содержанием белка, необходимой для развития большого мозга.
Однако археологические данные последних лет поставили под сомнение эту точку зрения, предположив, что люди давно развили пристрастие к углеводам, обжаривая такие продукты, как клубни и другие продукты, содержащие крахмал, что было обнаружено путем анализа бактерий, оставшихся на зубах древних людей.
Новое исследование, опубликованное в журнале Science, предлагает первые наследственные доказательства ранних диет с высоким содержанием углеводов. Ученые проследили эволюцию гена, который позволяет людям легче переваривать крахмал, расщепляя его на простые сахара, которые наши тела могут использовать для получения энергии. Исследование показало, что эти гены дублировались задолго до появления сельского хозяйства, сообщает CNN.
Это расширение может происходить сотни тысяч лет назад, задолго до того, как наш вид, Homo sapiens, или даже неандертальцы выделились в отдельные человеческие линии.
Исследователи из Лаборатории Джексона в Фармингтоне, штат Коннектикут, и Университета Буффало в штате Нью-Йорк проанализировали геномы 68 древних людей. Исследовательская группа сосредоточилась на гене под названием AMY1, который позволяет людям идентифицировать и начинать расщеплять сложный углеводный крахмал во рту, вырабатывая фермент амилазу. Без амилазы люди не смогли бы переваривать такие продукты, как картофель, макароны, рис или хлеб.
Сегодня у людей есть несколько копий этого гена, и их число варьируется от человека к человеку. Однако генетикам было сложно собрать воедино, как и когда число этих генов увеличилось – отражение того, когда употребление крахмала, вероятно, стало полезным для здоровья человека.
«Главный вопрос, на который мы пытались ответить, заключался в том, когда произошло это дублирование? Вот почему мы начали изучать древние геномы», – рассказала первый автор исследования Фейза Йилмаз, ассоциированный научный сотрудник в Лаборатории Джексона.
«Предыдущие исследования показывают, что существует корреляция между количеством копий AMY1 и количеством фермента амилазы, выделяемого в нашей слюне. Мы хотели понять, является ли это явление соответствующим появлению сельского хозяйства. Это… острый вопрос», – сказала она.
Генетическая возможность
Команда обнаружила, что еще 45 000 лет назад охотники-собиратели, образ жизни которых предшествовал сельскому хозяйству, имели в среднем от четырех до восьми копий AMY1, что позволяет предположить, что Homo sapiens испытывали пристрастие к крахмалу задолго до того, как одомашнивание сельскохозяйственных культур сформировало рацион человека.
Исследование также показало, что дупликация гена AMY1 существовала в геномах неандертальцев и денисовцев, вымершего гоминина, впервые обнаруженного в 2010 году, о котором известно относительно мало. Наличие нескольких копий гена у трех видов людей предполагает, что это была черта, присущая общему предку, до того, как различные линии разделились, согласно исследованию.
Это открытие означает, что у архаичных людей еще 800 000 лет назад было более одной копии AMY1.
Неясно, когда именно произошла первоначальная дупликация AMY1, но, скорее всего, это произошло случайно. Наличие более чем одной копии создало генетическую возможность, которая дала людям преимущество в адаптации к новым диетам, особенно богатым крахмалом, поскольку они сталкивались с другими средами.
Анализ также показал, что количество копий AMY1 у человека резко возросло за последние 4000 лет – вероятно, в результате естественного отбора, поскольку люди адаптировались к богатому крахмалом рациону питания в результате перехода от образа жизни охотников и собирателей к сельскому хозяйству и выращиванию зерновых.
Исследование «предоставило убедительные доказательства» того, как молекулярный механизм преобразования трудноусвояемых крахмалов в легкодоступные сахара развился у людей, сказал Тейлор Гермес, доцент кафедры антропологии Университета Арканзаса, который не принимал участия в исследовании.
Более того, новое исследование подкрепляет новую теорию о том, что именно углеводы, а не белки, обеспечивали приток энергии, необходимый для увеличения размера человеческого мозга с течением времени, отметил он.
«Авторы обнаружили, что повышенное число копий гена амилазы, которое приводит к большей способности расщеплять крахмал, могло возникнуть за сотни тысяч лет до неандертальцев или денисовцев, что подтверждает идею о том, что крахмалы метаболизировались в простые сахара, чтобы подпитывать быстрое развитие мозга в ходе эволюции человека», – сказал Гермес.
«Хотя я считаю, что необходимо больше испытаний с использованием более качественных древних человеческих геномов, я был удивлен, что авторам удалось обнаружить несколько копий генов амилазы в геномах неандертальцев и денисовцев, которые были ранее опубликованы», – добавил Гермес. «Это показывает ценность продолжения работы над геномами наших человеческих предков для получения важных медицинских и физиологических записей».
По словам Кристины Уориннер, доцента кафедры социальных наук и антропологии имени Джона Л. Лоеба Гарвардского университета, сложно понять, как отдельные гены менялись с течением времени в популяциях, и это исследование «чрезвычайно впечатляет».
«Мы знаем, что изменения в питании сыграли центральную роль в эволюции человека... но реконструкция этих событий, которые произошли тысячи, сотни тысяч и даже миллионы лет назад, – сложная задача», – сказал Уориннер, не принимавший участия в исследовании.
«Геномное расследование в рамках этого исследования помогает наконец-то определить время некоторых из этих важных вех и раскрывает интригующие подсказки о давней любви человечества к крахмалу».
Москва, Елена Васильева
© 2024, РИА «Новый День»