Jak wyewoluowała tolerancja laktozy?

Jeszcze 5000 lat temu prawie żaden dorosły człowiek nie mógł pić mleka krowiego bez trawiennych konsekwencji. Jak więc to możliwe, że dziś ponad 90 proc. osób europejskiego pochodzenia cechuje tolerancja laktozy? Naukowcy na podstawie badań genetycznych dowiedli, że tolerancja laktozy była kluczem przeżywalności w czasach epidemii i głodu.

30.07.2022Aktualizacja: 19.10.2022Opublikował: RK

Laktoza, dziś przedmiot troski i niechęci wielu osób, które myślą o swojej diecie, towarzyszy człowiekowi od urodzenia. Skład ludzkiego pokarmu mlecznego jest bogatszy w ten cukier we większym stopniu niż na przykład mleko krowie – stanowi około 7 procent jego składu (w mleku krowim – około 5 procent). Dlatego każde dziecko, do około 3. roku życia, o ile nie posiada określonej wady genetycznej, bez problemu może spożywać pokarmy zawierające laktozę (inna sprawa, że mleko krowie może zawierać inne alergeny).

Z czasem ta zdolność łatwego trawienia laktozy spada wraz ze zmniejszonym działaniem laktazy – enzymu obecnego w naszym organizmie odpowiedzialnym za rozkład laktozy na możliwe do strawienia cukry proste. Nigdy bowiem nie trawimy laktozy bezpośrednio i stąd wynika kłopot – kiedy w organizmie zanika lub bardzo ogranicza się zdolność do syntezy laktazy, mleko i wyroby mleczne zaczynają być trawiennym kłopotem. Tak zwana nietolerancja laktozy polega na tym, że cukier ten nie strawiony w odpowiednim momencie procesu trawiennego dociera do jelita grubego, a tam bakterie jelitowe doprowadzają do jego fermentacji. W efekcie powstaje m.in. metan, dwutlenek węgla i kwas mlekowy, a to skutkuje podrażnieniem jelita i może prowadzić do biegunki.

Pierwotnie dorosły człowiek był praktycznie bezbronny wobec tego procesu. Europejscy badacze w dużej międzynarodowej współpracy, podczas badań szkieletów neolitycznych odkryli, że w okresie tym tolerancja laktozy u dorosłego człowieka praktycznie nie występowała.

Okazuje się jednak, że zdolność do pośredniego trawienia laktozy wykształciła się w niektórych populacjach, które oparły swoją dietę o mleko i wyroby mleczne. Nigdzie nie jest tak wysoka, jak u osób pochodzenia północnoeuropejskiego – ponad 90 procent z nich nie ma w dorosłym wieku trudności z przyswajaniem laktozy.

Jak to się stało, że w ciągu około 5000 lat jedna populacja nabyła cech, które są uzależnione od struktury genomu? I jak to się stało, że nie udało się tego nabyć innym grupom, które wcale nie spożywają mniej mleka, jak na przykład ludy stepowe Azji środkowej i wschodniej?

Dotąd badacze zakładali, że wynikiem uzyskania tej cechy jest po prostu duży udział różnorodnych wyrobów mlecznych w diecie Europejczyków z północy (w tym z Polski). Wydaje się to rozsądne dopóki sobie nie uświadomimy, że tolerancja laktozy jest cechą genetyczną, a więc nie może być nabyta w ciągu życia tylko dlatego, że je się więcej sera. Co więcej, doskonale wiemy, że na przestrzeni historii osoby nie posiadające tej cechy nadal spożywały duże ilości mleka. Archeolodzy europejscy zbadali około 7000 wyrobów garncarskich z 550 różnych stanowisk europejskich pochodzących z ostatnich 9000 lat i przekonali się, że mleko stanowiło ważną część diety europejskiej już od bardzo dawna (szczęśliwie pozostawia ono trwałe ślady na naczyniach ceramicznych). W zwykłych okolicznościach nikt nie umiera od nietolerancji laktozy. Powoduje ona nieprzyjemności żołądkowe, ale raczej nie stanowi bezpośredniego zagrożenia dla życia.

Na tej podstawie badacze doszli do tezy, którą przedstawiają w artykule opublikowanym w „Nature” 27 lipca 2022 roku. O ile w normalnych okolicznościach lekka biegunka wywoływana przez nietolerancję laktozy nie jest groźna, to może stanowić bardzo poważne niebezpieczeństwo w czasach pandemii czy głodu. Jeżeli organizm jest poważnie osłabiony, to odwodnienie powodowane przez biegunkę może nawet doprowadzić do śmierci. Podobnie, jeżeli z powodu suszy czy braku dostępu do bieżącej wody mleko staje się praktycznie jedynym dostępnym pokarmem, wówczas to zagrożenie staje rzeczywiście poważne.

Za pomocą porównawczych badań genetycznych, opartych na próbie 500 000 współczesnych Europejczyków, których dane dostępne są w brytyjskim Biobanku, udało się dojść do ciekawych wniosków. W zestawieniu z badaniami archeologicznymi ustalono, że tolerancja lub brak tolerancji laktozy nie miała dużego związku z ilością spożywanego mleka w danej populacji. Natomiast zasadnicze znaczenie dla zwiększenia udziału tolerancji laktozy w danej historycznej populacji miały takie aspekty jak zmienna liczebność populacji, gęstość zaludnienia (ważny czynnik epidemiczny) i dostępność innych pokarmów zastępczych, tak jak liczebność dzikich zwierząt w regionie. W ten pośredni sposób potwierdzono więc tezę, że populacyjne nabycie tolerancji laktozy u Europejczyków z północnej części kontynentu było efektem epidemii i okresów głodu, w czasie których osoby nie narażone na negatywne działanie laktozy i lepiej korzystające z jej walorów, po prostu były zdolne do przeżycia.

Badania: Evershed, R.P., Davey Smith, G., Roffet-Salque, M. et al. Dairying, diseases and the evolution of lactase persistence in Europe. Nature (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05010-7

Źródła informacji:

Brian Handwerk - Why Did Europeans Evolve Into Becoming Lactose Tolerant? - artykuł opublikowany w Magazynie Instytutu Smithsonian

Badania wykazały występowanie nietolerancji laktozy u pierwotnych mieszkańców Europy - strona internetowa CORDIS - Wyniki badań wspieranych przez UE

Nietolerancja laktozy – broszura Instytutu Jakości Jagiellońskiego Centrum Innowacji