Вы не то, что вы едите, точно. Но на протяжении многих поколений то, что мы едим, формирует наш эволюционный путь. «Диета, - говорит антрополог Джон Хокс из Университета Висконсин-Мэдисон, - была фундаментальной историей на протяжении всей нашей эволюционной истории. За последний миллион лет произошли изменения в анатомии человека, зубах и черепе, которые, по нашему мнению, вероятно, связаны с изменениями в рационе ».
Связанный контент
- Приготовление пищи могло стимулировать эволюцию человека
Поскольку наша эволюция продолжается, решающая роль диеты не исчезла. Генетические исследования показывают, что люди все еще развиваются, что свидетельствует о естественном давлении отбора генов, влияющих на все, начиная от болезни Альцгеймера и заканчивая цветом кожи и возрастом менструации. И то, что мы едим сегодня, будет влиять на направление, в котором мы пойдем завтра.
Есть молоко?
Когда млекопитающие молоды, они производят фермент лактазу, который помогает переваривать сахарную лактозу, содержащуюся в молоке их матерей. Но как только большинство млекопитающих достигают совершеннолетия, молоко исчезает из меню. Это означает, что ферменты для его переваривания больше не нужны, поэтому взрослые млекопитающие обычно перестают их производить.
Однако благодаря недавней эволюции некоторые люди бросают вызов этой тенденции.
Около двух третей взрослых людей не переносят лактозу или имеют пониженную толерантность к лактозе после младенчества. Но терпимость резко меняется в зависимости от географии. Среди некоторых восточноазиатских общин нетерпимость может достигать 90 процентов; люди западноафриканского, арабского, греческого, еврейского и итальянского происхождения также особенно подвержены непереносимости лактозы.
С другой стороны, жители Северной Европы, похоже, любят свою лактозу - 95 процентов из них толерантны, что означает, что они продолжают вырабатывать лактазу как взрослые. И эти цифры растут. «По крайней мере, в пяти разных случаях население изменило ген, ответственный за переваривание этого сахара, чтобы он оставался активным у взрослых», - говорит Хокс, отмечая, что он наиболее распространен среди народов Европы, Ближнего Востока и Восточной Африки.
Древняя ДНК показывает, насколько недавно эта взрослая толерантность к лактозе эволюционировала. Двадцать тысяч лет назад его не было. Сегодня около трети всех взрослых имеют толерантность.
Это молниеносное эволюционное изменение предполагает, что прямое потребление молока должно было обеспечить серьезное преимущество в выживании по сравнению с людьми, которым приходилось сбраживать молочные продукты в йогурт или сыр. Во время брожения бактерии расщепляют молочные сахара, включая лактазу, превращая их в кислоты и облегчая пищеварение для людей с непереносимостью лактозы. Унесенные этими сахарами, тем не менее, являются хорошей частью калорийности пищи.
Хокс объясняет, почему возможность переваривать молоко была таким благом в прошлом: «Вы находитесь в условиях ограниченного питания, за исключением того, что у вас есть крупный рогатый скот, овцы, козы или верблюды, и это дает вам доступ к энергетическая пища, которую младенцы могут переваривать, а взрослые - нет », - говорит он. «Это позволяет людям получать на 30 процентов больше калорий из молока, и у вас нет проблем с пищеварением, которые возникают из-за потребления молока».
Недавнее генетическое исследование показало, что толерантность взрослых к лактозе в римской Британии встречается реже, чем сегодня, а это означает, что ее развитие продолжалось на протяжении всей истории Европы.
В наши дни многие люди имеют доступ к обильным альтернативным продуктам, а также к лактозе без лактозы или таблеткам, которые помогают им переваривать обычные молочные продукты. Другими словами, мы можем обойти некоторые последствия естественного отбора. Это означает, что такие черты, как толерантность к лактозе, могут не оказывать такого же прямого воздействия на выживание или размножение, как когда-то, по крайней мере в некоторых частях мира.
«Насколько нам известно, не имеет значения для вашего выживания и воспроизводства в Швеции, можете ли вы переваривать молоко или нет. Если вы едите вне супермаркета (ваша толерантность к молоку не влияет на ваше выживание). Но это все еще имеет значение в Восточной Африке », - говорит Хокс.
Пшеница, Крахмал и Алкоголь
В наши дни нередко можно найти целый проход в продуктовом магазине, посвященный безглютеновым печеньям, хлебу и крекерам. И все же проблемы с перевариванием глютена - основного белка, обнаруженного в пшенице, - еще одна относительно недавняя проблема в эволюции человека. Люди не стали регулярно хранить и есть зерно примерно до 20 000 лет назад, а одомашнивание пшеницы началось не раньше, чем примерно 10 000 лет назад.
Однако с тех пор, как пшеница и рожь стали основой рациона человека, у нас была относительно высокая частота целиакии. «Вы смотрите на это и говорите, как это произошло?» - спрашивает Хокс. «Это то, что естественный отбор не должен был делать».
Ответ заключается в нашем иммунном ответе. Система генов, известных как человеческие антигены лейкоцитов, участвует в борьбе с болезнями и часто производит новые вариации для борьбы с постоянно меняющимися инфекциями. К сожалению, для людей с целиакией эта система ошибочно принимает пищеварительную систему человека и поражает слизистую оболочку кишечника.
Тем не менее, несмотря на очевидные недостатки целиакии, продолжающаяся эволюция, похоже, не делает ее менее частой. Генетические варианты, лежащие в основе целиакии, сейчас так же распространены, как и с тех пор, как люди начали есть пшеницу.
«Это тот случай, когда выбор, который, вероятно, связан с болезнями и паразитами, имеет побочный эффект, который вызывает глютеновую болезнь у небольшой части людей. Это компромисс, который оставила нам недавняя эволюция, и это была не адаптация к диете - это была адаптация, несмотря на диету », - говорит Хокс. Непреднамеренные компромиссы распространены в эволюции. Например, генетическая мутация в красных кровяных клетках, которая помогает людям выжить при малярии, может также вызвать смертельно опасную серповидноклеточную болезнь.
Другие примеры нашей продолжающейся эволюции через диету интригуют, но не уверены. Например, Амилаза - это фермент, который помогает слюне переваривать крахмал. Исторически аграрные народы Западной Евразии и Мезоамерики имеют больше копий ассоциированного гена. Их выбрали, чтобы лучше переваривать крахмал? «Это делает убедительную историю, и это может быть правдой. Но биология сложна, и не совсем понятно, что на работе или насколько это важно », - говорит Хокс.
Более трети жителей Восточной Азии - японцы, китайцы и корейцы - испытывают смывную реакцию при метаболизме алкоголя, поскольку этот процесс создает избыток токсических ферментов ацетальдегида. По словам Хоукса, существуют убедительные генетические доказательства того, что это было отобрано недавно, в течение последних 20 000 лет.
Поскольку его появление в геноме может примерно совпадать с одомашниванием риса 10 000 лет назад, некоторые исследователи предполагают, что это помешало людям чрезмерно заниматься рисовым вином. Однако сроки точно не определены ни для мутации, ни для одомашнивания риса. Также было высказано предположение, что ацетальдегид обеспечивает защиту от паразитов, которые не могут переварить токсин.
«Это имело какое-то значение для прошлого населения, потому что это не было обычным явлением, и теперь это так», - говорит Хокс. «Это большая перемена, но мы действительно не знаем, почему».
Важнее, чем мы думаем?
Даже цвет кожи человека может изменяться, по крайней мере частично, в ответ на диету (другие факторы, как предполагают исследования, включают половой отбор). Современное разнообразие цветов кожи человека является сравнительно недавним развитием. Стандартная гипотеза фокусируется на распространенности УФ-лучей на экваториальных широтах. Наше тело нуждается в витамине D, поэтому наша кожа вырабатывает его, когда пропитана ультрафиолетовыми лучами. Но слишком много ультрафиолета может иметь пагубные последствия, а более темные пигменты кожи более эффективны для их блокирования.
Идея состоит в том, что когда люди переехали в более темные и более холодные широты, их кожа больше не нуждалась в защите от слишком большого количества ультрафиолета и осветления, чтобы она могла производить более полезный витамин D при меньшем солнечном свете.
Но исследования ДНК, сравнивающие современных украинцев с их доисторическими предками, показывают, что европейский цвет кожи менялся за последние 5000 лет. Чтобы объяснить это, другая теория предполагает, что пигментация кожи могла быть под влиянием рациона, когда ранние фермеры страдали от недостатка витамина D, которого их предки охотники-собиратели когда-то получали из рыбной и животной пищи.
Нина Яблонски (Nina Jablonski), исследователь цвета кожи в Университете штата Пенсильвания, рассказала Science, что новое исследование «свидетельствует о том, что потеря регулярного диетического витамина D в результате перехода к более интенсивному сельскохозяйственному образу жизни могла спровоцировать» эволюцию светлой кожи.
Трудно увидеть эволюцию в действии. Но новые технологии, такие как секвенирование генома - и вычислительные возможности для обработки огромных массивов данных - позволяют обнаружить крошечные генетические изменения, которые могут в течение многих поколений приводить к реальным эволюционным сдвигам. Все чаще базы данных генетической информации также сочетаются с такой информацией, как история болезни и факторы окружающей среды, такие как диета, что может позволить ученым наблюдать за тем, как они взаимодействуют.
Хахаманеш Мостафави, биолог-эволюционист из Колумбийского университета, создал одно из таких исследований генома, которое проанализировало ДНК от 215 000 человек, чтобы попытаться увидеть, как мы продолжаем развиваться в течение всего одного или двух поколений. «Очевидно, что наша диета сегодня радикально меняется, поэтому кто знает, какой это может оказать эволюционный эффект», - говорит Мостафави. «Это может не обязательно иметь эффект прямого отбора, но он может взаимодействовать с генами, которые контролируют признак».
Генетические исследования Мостафави также показали, что некоторые варианты, которые на самом деле сокращают человеческую жизнь, такие как тот, который побуждает курильщиков увеличить свое потребление сверх норм курения, все еще активно отбираются.
«Мы видим прямое влияние этого гена на выживание людей сегодня», объясняет он. «И потенциально вы можете себе представить, что диета может иметь такой же эффект. У нас так много недавних изменений в рационе питания, как, например, фаст-фуд, и мы просто еще не знаем, какие последствия они могут иметь или не иметь ».
К счастью, благодаря работе таких ученых, как Мостафави и Хоукс, может потребоваться не 20000 лет, чтобы это выяснить.
