To dlatego kochamy węglowodany? Naukowcy znaleźli winnego
Najnowsze badania odkrywają interesujące fakty o tym, jak zmiany genetyczne ukształtowały naszą zdolność do przetwarzania węglowodanów. Okazuje się, że cały proces, który do tego doprowadził, zaczął się o wiele wcześniej niż do tej pory sądzono.
Badania przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu w Buffalo oraz Laboratorium Genomiki Medycznej Jacksona, wykazały, że kluczowy gen odpowiedzialny za produkcję enzymu trawiącego skrobię - amylazy ślinowej, czyli AMY1 - po raz pierwszy uległ duplikacji około 800 tys. lat temu.
To właśnie dzięki tej zmianie genetycznej możemy dzisiaj tak skutecznie przetwarzać węglowodany już na etapie przeżuwania pokarmu. Bez tego genu nie bylibyśmy w stanie trawić tak popularnych produktów, jak ryż, chleb czy makaron.
Dr Omer Gokcumen, profesor na Uniwersytecie w Buffalo, wyjaśnia: "Im więcej kopii genu amylazy posiadamy, tym więcej tego enzymu możemy produkować i tym skuteczniej trawimy skrobię". Amylaza rozbija skrobię na glukozę, co nie tylko dostarcza nam energii, ale także nadaje bogatym w węglowodany pokarmom ich charakterystyczny, przyjemny dla nas smak.
Zrozumienie, kiedy i jak doszło do duplikacji genu AMY1, było do tej pory ogromnym wyzwaniem. Tradycyjne metody sekwencjonowania genomu wykrywały jedynie fragmenty DNA, które różne kopie genu współdzieliły między sobą, co utrudniało dokładne analizy.
Zespół badawczy z Uniwersytetu w Buffalo i Laboratorium Jacksona wykorzystał jednak bardziej precyzyjne podejście z użyciem nowatorskich technik m.in. optycznego mapowania genomu. Dzięki temu udało się odróżnić poszczególne duplikacje genu AMY1 i określić, kiedy miały one miejsce.
Naukowcy przeanalizowali genomy 68 ludzi z czasów prehistorycznych, w tym DNA sprzed 45 tysięcy lat odzyskane z ludzkich szczątków odkrytych na Syberii. Wyniki pokazały, że u ówczesnych łowców-zbieraczy liczba kopii genu AMY1 wahała się od czterech do ośmiu na komórkę. Oznacza to, że proces duplikacji rozpoczął się już na długo przed rewolucją rolniczą, kiedy to ludzie zaczęli uprawiać rośliny bogate w skrobię na dużą skalę.
Co ciekawe, kopie genu AMY1 znaleziono także w genomach neandertalczyków oraz denisowian - archaicznych gatunków człowieka, które żyły równolegle z naszymi przodkami. Sugeruje to, że pierwszy krok w ewolucji naszej zdolności do trawienia skrobi nastąpił jeszcze zanim doszło do rozdzielenia homo sapiens i neandertalczyków. Znalezione dowody wskazują, że gen ten mógł zacząć się duplikować już ponad 800 tys. lat temu.
Jak pokazują badania, zdolność do duplikacji genu AMY1 dała ludziom ewolucyjną przewagę, zwłaszcza po wynalezieniu rolnictwa. Kiedy ludzkość zaczęła uprawiać rośliny bogate w skrobię, takie jak pszenica, ryż czy ziemniaki, liczba kopii genu AMY1 w populacjach rolniczych znacząco wzrosła.
Osoby z większą liczbą kopii tego genu po prostu skuteczniej trawiły skrobię, co prowadziło do lepszej wydolności energetycznej i wyższej przeżywalności, przez co to geny te w naturalny sposób stawały się coraz powszechniejsze wśród ludzi.
Co ciekawe, badania prowadzone przez dr Gokcumena pokazały, że podobny proces zachodzi także u zwierząt domowych, które spożywają duże ilości skrobi. Zaobserwowano u nich zwiększoną liczbę kopii genu AMY1 w porównaniu do zwierząt, które nie jedzą skrobi. Dodatkowo wzmacnia to tezę, że rolnictwo i wzrost spożycia węglowodanów przyczyniły się do gwałtownej duplikacji genu AMY1.
***
Bądź na bieżąco i zostań jednym z 90 tys. obserwujących nasz fanpage - polub Geekweek na Facebooku i komentuj tam nasze artykuły!
