Крохмальна дієта або еволюція триває.

У нещодавно вийшла новій статті на ресурсі "Природа Генетики" (Nature Genetics) наводиться ще один приклад безперервної еволюції людини. У цій роботі йдеться, що у груп людей, схильних до споживання більшої кількості крохмалю, в слині було виявлено підвищений вміст амілази. Це спостереження несе певний сенс, оскільки амілаза є білком, расщепляющим крохмаль до придатних до використання цукрів.

Насамперед, у цьому дослідженні ми бачимо приклад триваючої еволюції людини. У групах, де в їжу вживалося велику кількість крохмалю, люди з множинними копіями гена амілази змогли витягувати перевагу з такої дієти. Отже, вони домагалися більшого успіху, мали більше дітей, і в кінцевому рахунку почали домінувати у своїх групах.

Ще один цікавий момент полягає в тому, як виявилося це перевага. Замість появи іншого варіанту гена, що забезпечує таку відмінність, у цих людей було інше кількість копій одного і того ж гена. Це називається варіацією числа копій. Виходячи з цього, стає ясно, наскільки важливий такий тип регуляції генів.

Крохмаль і ген амілази

Наш організм не може ефективно використовувати крохмалі в дієті до тих пір, поки вони спершу не будуть розщеплені до простих цукрів. У цьому процесі бере участь амілаза. Амілаза явлется білком, який присутній в слині і розщеплює крохмаль.

Чим могли займатися групи людей у харчуванні, яких було багато крохмалю? Можна стверджувати, що у будь-якої людини, зайнятого сільським господарством, були додаткові гени амілази, оскільки дієти цих людей мали тенденцію до високого вмісту крохмалю. Це також стосувалося людей, які полювали і займалися збиранням в пустелі.

Мисливці-збирачі, які жили у вологих лісах, не мали тенденції до споживання в їжу великої кількості крохмалю. Це також стосувалося арктичних мисливців-збирачів. Таким чином, можна було б прогнозувати, що у цих груп людей повинно було бути менше копій гена амілази. Саме це і виявили дослідники.

Вони вивчили сім груп людей. Прикладами груп, чия дієта включала високий вміст крохмалю, були європейські, американські, японські мисливці-збирачі, а також мисливці-збирачі народу Хадза?. Групи людей з низьким вмістом крохмалю в харчуванні розглядалися на прикладі мисливців-збирачів племені Мбуті і народу Біак, які жили у вологих лісах, а також на прикладі скотарів двох народностей - Датогов і Якутії.

Незважаючи на велику відмінність всередині кожної з цих груп, в цілому можна стверджувати, що більша кількість копій гена амілази спостерігалося у тих з них, де в їжу вживалося більшу кількість крохмалю. У людей з групи з високим вмістом крохмалю в дієті налічувалося сім копій гена амілази в порівнянні з п'ятьма копіями, виявленими в групах людей з низьким вмістом крохмалю в харчуванні.

Різниця, як видно, виявлялося наступним чином. Певна група мисливців-збирачів перейшла до заняття сільським господарством або мігрувала в пустелю *. Їхня дієта стала містити більшу кількість крохмалю. Люди в групі, які могли вживати в їжу продукти, багаті крохмалем, ставали довгожителями.

Їх успішність полягала в тому, що вони могли отримувати більше користі від продуктів харчування, таким чином, у них з'являлося більше шансів для виживання і для народження потомства у важкі часи. З часом в групі з'являлося все більше людей з додатковими генами амілази.

Отже, вживання в їжу більшої кількості крохмалю не стали причиною появи додаткових копій генів амілази. Підвищений вміст амілази з'являлося у людей, які мали більше дітей.


При цьому можна спостерігати характерну дію природного відбору. Наприклад, здатність вживання молока дорослими людьми виникла подібним чином. Найбільш ймовірно, що в групі завжди були деякі люди, які могли пити молоко в дорослому віці. Але ця особливість не мала особливого значення до початку бурхливого розвитку молочного тваринництва.

Як тільки це сталося, здатність вживання молока дорослими людьми стала суттєвою перевагою. Таким чином, люди з такою відзнакою могли стати більш успішними і народжувати більше дітей. І в кінцевому підсумку це стало нормою в деяких країнах, наприклад, в Північній Європі.

У випадку з амілазою спостерігався подібний процес. Різниця полягала лише в тому, що замість незначної зміни ДНК утворилося додаткову кількість амілази завдяки додатковим генам.

Додаткові гени як спосіб утворення додаткового білка

Для того, щоб зрозуміти, чому наявність додаткових генів амілази є винятковим явищем, необхідно перейти до усвідомлення механізму функціонування генів. Ген є всього лише інструкцією по роботі білка, а вже власне білок виконує роботу.

Розглянемо, наприклад, амілазу та її ген. У гена амілази існує інструкція з освіти білка амілази. Саме амілаза розщеплює крохмаль в нашому раціоні.

Практично всі гени, які були розглянуті досі, використовують способи утворення більшої кількості білка, порушуючи інструкції. Можна незначно змінити ДНК, що змусить ген утворити більшу кількість амілази. Або можна змусити інший ген утворити більш активну амилазу. Однак при цьому число копій гена залишиться незмінним.

Це, безумовно, відбулося на прикладі з молоком. У цьому випадку незначна зміна ДНК вплинуло на те, що ген лактази залишався включеним більший час. Додаткові гени лактази були відсутні.

Все це вірно майже для будь-якого розглянутого гена. Однак у випадку амілази її додаткову кількість утворюється в присутності додаткових генів.

Наявність більше двох копій гена називається варіацією числа копій (ВЧК). Раніше вчені не припускали, що це явище настільки поширене, проте, у міру просування дослідження людського геному, можна прийти до висновку, що вони помилялися у своїх припущеннях.

Наприклад, в ході недавнього дослідження вчені виявили приблизно 1400 таких змін, які в загальній сумі склали більше 360 мільйонів пар основ. Це становить 12% нашої ДНК! Очевидно, що варіація числа копій є досить поширеним явищем. Також наявність таких додаткових генів може виробляти певний ефект.

Ми вже обговорили ген амілази. Однак, також існує другий ген, який називається CCL3L1і може мати більше двох копій. Вчені виявили, що люди з додатковими копіями цього гена мають тенденцію бути несприйнятливими до ВІЛ, і, відповідно, у них менше шансів розвитку СНІДу.

У міру вивчення вченими варіації числа копій, вони, безсумнівно, виявлять ще більше таких її прикладів як, наприклад, амілаза і CCL3L1. Беручи до уваги поширеність ВЧК, я вважаю, що незабаром ми знову про неї почуємо, і дізнаємося про її вплив на наше здоров'я.

* Збільшення числа генів амілази відбувалося, ймовірно, також і раніше в еволюції. Коли вчені порівняли ДНК людини з ДНК шимпанзе і бонобо, вони виявили, що у наших найближчих родичів маються звичайні дві копії гена амілази. Це може означати, що збільшення числа генів амілази відбулося незабаром після поділу еволюційних гілок шимпанзе і людини.

Джерело: genetics.thetech.org
Переклад: Ярослав Пастух спеціально для проекту Популярна Генетика





UpDog logo  Proudly hosted with UpDog.