Οι αυξημένοι υδατάνθρακες στη διατροφή οδήγησαν στην αλλαγή του ανθρώπινου γονιδιώματος που διασπά το άμυλο.
Μια ταχεία ανάπτυξη στα γονίδια για τα ένζυμα που αφομοιώνουν το άμυλο από 8 σε περισσότερα από 11 κατά μέσο όρο τα τελευταία 12.000 χρόνια, παρατήρησαν οι ερευνητές από τις ΗΠΑ, την Ιταλία και το Ηνωμένο Βασίλειο, σε μια νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature. Η αύξηση του αριθμού των γονιδίων που κωδικοποιούν αυτά τα ένζυμα παρακολουθεί την εξάπλωση της γεωργίας σε όλη την Ευρώπη από τη Μέση Ανατολή, και μαζί της, μια ολοένα και πιο αμυλώδη ανθρώπινη διατροφή, πλούσια σε βασικά προϊόντα υψηλής περιεκτικότητας σε υδατάνθρακες, όπως το σιτάρι και άλλα δημητριακά. Η ύπαρξη περισσότερων αντιγράφων ενός γονιδίου συνήθως μεταφράζεται σε υψηλότερα επίπεδα της πρωτεΐνης για την οποία κωδικοποιούν τα γονίδια – σε αυτή την περίπτωση, το ένζυμο αμυλάση, το οποίο παράγεται στο σάλιο και το πάγκρεας για να διασπάσει το άμυλο σε ζάχαρη για να τροφοδοτήσει το σώμα.
Τα γονιδιώματα του χιμπατζή, του μπονόμπο και του Νεάντερταλ έχουν όλα ένα μόνο αντίγραφο του γονιδίου στο χρωμόσωμα 1 που κωδικοποιεί την αμυλάση του σάλιου, που αναφέρεται ως AMY1. Το ίδιο ισχύει και για τα δύο γονίδια της παγκρεατικής αμυλάσης, AMY2A και AMY2B. Αυτά τα τρία γονίδια βρίσκονται το ένα κοντά στο άλλο σε μια περιοχή του γονιδιώματος των πρωτευόντων που είναι γνωστή ως ο τόπος αμυλάσης. Τα ανθρώπινα γονιδιώματα, ωστόσο, φιλοξενούν πολύ διαφορετικούς αριθμούς κάθε γονιδίου αμυλάσης.
Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι, ενώ πριν από περίπου 12.000 χρόνια οι άνθρωποι σε όλη την Ευρώπη είχαν κατά μέσο όρο περίπου τέσσερα αντίγραφα του γονιδίου της αμυλάσης του σάλιου, ο αριθμός αυτός έχει αυξηθεί σε περίπου επτά. Ο συνδυασμένος αριθμός αντιγράφων των δύο γονιδίων της παγκρεατικής αμυλάσης αυξήθηκε επίσης κατά μισό γονίδιο (0,5) κατά μέσο όρο σε αυτό το διάστημα στην Ευρώπη. Οι ερευνητές βρήκαν επίσης στοιχεία για αύξηση των γονιδίων αμυλάσης σε άλλους γεωργικούς πληθυσμούς σε όλο τον κόσμο και ότι η περιοχή των χρωμοσωμάτων όπου βρίσκονται αυτά τα γονίδια αμυλάσης μοιάζει παρόμοια σε όλους αυτούς τους πληθυσμούς, ανεξάρτητα από το συγκεκριμένο αμυλούχο φυτό που εξημερώνει η καλλιέργεια.
Τα ευρήματα καταδεικνύουν ότι καθώς η γεωργία αναδύθηκε ανεξάρτητα σε όλο τον κόσμο, φαίνεται ότι άλλαξε γρήγορα το ανθρώπινο γονιδίωμα με σχεδόν πανομοιότυπους τρόπους σε διαφορετικούς πληθυσμούς για να αντιμετωπίσει τους αυξημένους υδατάνθρακες στη διατροφή. Στην πραγματικότητα, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ο ρυθμός εξέλιξης που οδηγεί σε αλλαγές στον αριθμό αντιγράφων γονιδίου αμυλάσης ήταν 10.000 φορές ταχύτερος από αυτόν των αλλαγών ενός ζεύγους βάσεων DNA στο ανθρώπινο γονιδίωμα.
Μια ύποπτη συσχέτιση είναι με την τερηδόνα. Προηγούμενες μελέτες έχουν προτείνει ότι η ύπαρξη περισσότερων αντιγράφων του AMY1 σχετίζεται με περισσότερες κοιλότητες, ίσως επειδή το σάλιο κάνει καλύτερη δουλειά στη μετατροπή του αμύλου στη μασημένη τροφή σε ζάχαρη, η οποία τροφοδοτεί τα βακτήρια που τρώνε τα δόντια.
Οι επιστήμονες υποψιάζονταν από καιρό ότι η ικανότητα των ανθρώπων να αφομοιώνουν το άμυλο μπορεί να έχει αυξηθεί μετά τη μετάβαση των προγόνων μας από τον τρόπο ζωής κυνηγού-τροφοσυλλέκτη σε έναν σταθερό, γεωργικό τρόπο ζωής. Αυτή η μετατόπιση αποδείχθηκε ότι σχετίζεται με περισσότερα αντίγραφα των γονιδίων της αμυλάσης σε άτομα από κοινωνίες που εξημερώνουν φυτά.
Αλλά η περιοχή του ανθρώπινου γονιδιώματος όπου βρίσκονται αυτά τα αντίγραφα ήταν δύσκολο να μελετηθεί επειδή η παραδοσιακή αλληλουχία, οι λεγόμενες τεχνικές σύντομης ανάγνωσης αλληλουχίας που κόβουν το γονιδίωμα σε κομμάτια περίπου 100 ζευγών βάσεων, αλληλουχούν τα εκατομμύρια κομμάτια και στη συνέχεια τα επανασυναρμολογούν σε ένα γονιδίωμα, δεν ήταν σε θέση να διακρίνει τα αντίγραφα γονιδίων το ένα από το άλλο. Περιπλέκοντας τα πράγματα, ορισμένα αντίγραφα αντιστρέφονται, δηλαδή ανατρέπονται και διαβάζονται από την αντίθετη αλυσίδα του DNA.
Χρησιμοποιώντας ειδικά ανεπτυγμένη μαθηματική μοντελοποίηση, οι ερευνητές εντόπισαν 28 διαφορετικές δομές απλότυπου μεταξύ των 94 γονιδιωμάτων με μεγάλη ανάγνωση και χιλιάδων ευθυγραμμισμένων ανθρώπινων γονιδιωμάτων βραχείας ανάγνωσης, τα οποία συγκεντρώνονται σε 11 ομάδες, καθεμία με έναν μοναδικό συνδυασμό αντιγράφων AMY1, AMY2A και AMY2B. αριθμοί. Η ανάλυση των πολλών σύγχρονων ανθρώπινων γονιδιωμάτων έδειξε επίσης μια προέλευση πριν από 280.000 χρόνια ενός αρχικού γεγονότος διπλασιασμού που πρόσθεσε δύο αντίγραφα του AMY1 στο ανθρώπινο γονιδίωμα. «Αυτή η συγκεκριμένη δομή, η οποία είναι προδιατεθειμένη σε υψηλά ποσοστά μεταλλάξεων, εμφανίστηκε πριν από 280.000 χρόνια, θέτοντας το υπόβαθρο για αργότερα, όταν αναπτύξαμε τη γεωργία, ώστε οι άνθρωποι που είχαν περισσότερα αντίγραφα να έχουν αυξημένη φυσική κατάσταση και στη συνέχεια να επιλεγούν αυτοί οι αριθμοί αντιγράφων. για», είπε ο Σούντμαντ. “Χρησιμοποιώντας τις μεθόδους μας, για πρώτη φορά θα μπορούσαμε πραγματικά να χρονολογήσουμε το αρχικό συμβάν διπλασιασμού”.
Διαβάστε ολόκληρη τη μελέτη εδώ.
Ακολουθήστε το Cibum 
