Intrygujący przebieg ewolucji u mieszkańców andyjskich wyżyn
O co dokładnie chodzi? Przedstawiciele Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles oraz Uniwersytetu w Buffalo ustalili, że rdzenni mieszkańcy andyjskich wyżyn wykształcili wyjątkową zdolność trawienia skrobi. Ich organizmy są pod tym względem znacznie bardziej przystosowane niż organizmy ludzi żyjących w innych częściach świata. Kluczową rolę w tej ewolucyjnej historii odegrały właśnie ziemniaki.
Badanie opublikowane na łamach Nature Communications pokazuje, że mieszkańcy Andów posiadają rekordowo dużą liczbę kopii genu AMY1, odpowiedzialnego za produkcję amylazy ślinowej. To enzym rozpoczynający rozkład skrobi już w ustach, jeszcze zanim pokarm trafi do żołądka. Im więcej kopii genu, tym więcej enzymu może produkować organizm, a to oznacza skuteczniejsze przetwarzanie produktów bogatych w skrobię.
Według badaczy potomkowie dawnych mieszkańców Peru posiadają średnio około dziesięciu kopii genu AMY1. To wynik bezprecedensowy. Dla porównania, większość populacji na świecie ma ich od sześciu do ośmiu. Członkowie zespołu przeanalizowali dane genetyczne pochodzące od ponad 3700 osób reprezentujących 85 populacji z różnych części świata i żadna inna grupa nie osiągnęła podobnego poziomu.
Źródła tej biologicznej adaptacji sięgają okresu sprzed około 6-10 tysięcy lat, kiedy mieszkańcy Andów zaczęli na dużą skalę uprawiać ziemniaki. To właśnie tam po raz pierwszy udomowiono tę roślinę, która później podbiła niemal cały świat. W trudnych warunkach wysokogórskich ziemniaki stały się podstawowym źródłem kalorii i jednym z najważniejszych elementów codziennej diety. Organizmy osób lepiej radzących sobie z trawieniem skrobi miały większe szanse na przeżycie i posiadanie potomstwa.
Wpływ diety i czynników kulturowych na ewolucję – oto kolejny dowód
Badacze podkreślają, że nie chodzi o nagłą mutację, która pojawiła się po rozpoczęciu upraw ziemniaka. Gen AMY1 występował u ludzi już wcześniej, lecz w populacji istniały różnice: jedni mieli mniej kopii genu, inni więcej. Wraz ze zmianą diety naturalna selekcja zaczęła premiować osoby posiadające większą liczbę kopii. Z pokolenia na pokolenie przewaga ta stawała się coraz bardziej widoczna. Według autorów badań osoby z około dziesięcioma kopiami genu mogły mieć nawet o 1,24 procent większą szansę na przeżycie lub pozostawienie potomstwa w każdym pokoleniu.
Jaki nasuwa mi się tutaj wniosek? Ano taki, że uczeni weszli w posiadanie twardych dowodów na to, jak ludzka ewolucja może być bezpośrednio kształtowana przez kulturę i sposób odżywiania. Od dawna istniały podejrzenia, jakoby dieta wpływała na rozwój naszych genów, ale bardzo trudno było znaleźć tak wyraźny przypadek. Wcześniej najbardziej znanym przykładem była tolerancja laktozy, która rozwinęła się u populacji pijących mleko po udomowieniu zwierząt hodowlanych. Teraz do tej listy dołącza zdolność skuteczniejszego trawienia skrobi u mieszkańców Andów. Nowe badania były wyjątkowo skomplikowane także dlatego, że naukowcy musieli oddzielić wpływ naturalnej selekcji od skutków europejskiej kolonizacji Ameryki Południowej.
Po przybyciu Europejczyków liczba rdzennych mieszkańców gwałtownie spadła z powodu chorób, przemocy i głodu. Tego rodzaju katastrofa demograficzna mogła przypadkowo zmienić strukturę genetyczną populacji. Zespół badawczy wykorzystał jednak nowoczesne technologie sekwencjonowania DNA i porównania z wieloma innymi populacjami, aby wykazać, że wzrost liczby kopii genu AMY1 zaczął się na długo przed pojawieniem się Europejczyków w Andach.
Zwiększona produkcja amylazy może wpływać nie tylko na samo trawienie, lecz również na mikrobiom jelitowy oraz metabolizm. To z kolei może mieć związek z podatnością na niektóre choroby metaboliczne, sposobem przetwarzania pożywienia czy reakcją organizmu na współczesną dietę bogatą w wysoko przetworzone produkty. Z tego względu wyciągnięte wnioski powinny mieć przełożenie zarówno na przeszłość, jak i przyszłość ludzkości.
Źródło:UCLA, Nature Communications