Για όλα φταίει το … DNA
Είναι γνωστό ότι οι άνθρωποι φέρουν πολλαπλά αντίγραφα ενός γονιδίου που μας επιτρέπει να διασπάμε το σύνθετο άμυλο των υδατανθράκων στο στόμα, ως πρώτο βήμα στον μεταβολισμό αμυλούχων τροφών όπως το ψωμί και τα ζυμαρικά. Ωστόσο, ήταν δύσκολο για τους ερευνητές να προσδιορίσουν πώς και πότε επεκτάθηκε ο αριθμός αυτών των γονιδίων.
Μια νέα μελέτη με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο του Μπάφαλο και το Εργαστήριο Τζάκσον (JAX), αποκαλύπτει πως ο διπλασιασμός αυτού του γονιδίου – γνωστού ως γονιδίου της σιελογονικής αμυλάσης (AMY1) – όχι μόνο συνέβαλε στη διαμόρφωση της ανθρώπινης προσαρμογής στα αμυλούχα τρόφιμα, αλλά το έκανε και πριν από περισσότερα από 800.000 χρόνια, δηλαδή, πολύ πριν από την εμφάνιση της γεωργίας.
Η μελέτη που παρουσιάζεται στο ηλεκτρονικό τεύχος του Science, δείχνει τελικά πώς οι πρώιμοι διπλασιασμοί αυτού του γονιδίου έθεσαν τις βάσεις για την ευρεία γενετική ποικιλομορφία που υπάρχει ακόμη και σήμερα, επηρεάζοντας το πόσο αποτελεσματικά οι άνθρωποι χωνεύουν τις αμυλούχες τροφές.
«Η ιδέα είναι ότι όσο περισσότερα γονίδια αμυλάσης έχεις, τόσο περισσότερη αμυλάση μπορείς να παράγεις και τόσο περισσότερο άμυλο μπορείς να χωνέψεις αποτελεσματικά», λέει ο αντίστοιχος συγγραφέας της μελέτης, Omer Gokcumen, PhD, καθηγητής στο Τμήμα Βιολογικών Επιστημών, στο πλαίσιο του UB College of Arts and Sciences.
Η αμυλάση, εξηγούν οι ερευνητές, είναι ένα ένζυμο που όχι μόνο διασπά το άμυλο σε γλυκόζη, αλλά και δίνει στο ψωμί τη γεύση του.
Διαβάστε ακόμη: Προσοχή! Viral συνταγή για αφράτο ποπ κορν στο TikTok είναι σκέτη «βόμβα» μόλυνσης από E. coli και σαλμονέλα
Οι αρχαίοι κυνηγοί-τροφοσυλλέκτες και ακόμη και οι Νεάντερταλ είχαν ήδη πολλαπλά αντίγραφα του AMY1
Αναλύοντας τα γονιδιώματα 68 αρχαίων ανθρώπων, συμπεριλαμβανομένου ενός δείγματος 45.000 ετών από τη Σιβηρία, η ερευνητική ομάδα διαπίστωσε ότι οι προ-γεωργικοί κυνηγοί-συλλέκτες είχαν ήδη κατά μέσο όρο τέσσερα έως οκτώ αντίγραφα AMY1 ανά διπλοειδές κύτταρο, γεγονός που υποδηλώνει ότι οι άνθρωποι κυκλοφορούσαν ήδη στην Ευρασία με μια ευρεία ποικιλία υψηλών αριθμών αντιγράφων AMY1 πολύ πριν αρχίσουν να εξημερώνουν φυτά και να τρώνε υπερβολικές ποσότητες αμύλου.
Η μελέτη διαπίστωσε επίσης ότι οι διπλασιασμοί του γονιδίου AMY1 εμφανίστηκαν στους Νεάντερταλ και τους Ντενίσοβαν.
«Αυτό υποδηλώνει ότι το γονίδιο AMY1 μπορεί να διπλασιάστηκε για πρώτη φορά πριν από περισσότερα από 800.000 χρόνια, πολύ πριν οι άνθρωποι διαχωριστούν από τους Νεάντερταλ και πολύ πιο πίσω από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως», λέει ο Kwondo Kim, ένας από τους επικεφαλής συγγραφείς της μελέτης από το εργαστήριο Lee του JAX.
«Οι αρχικοί διπλασιασμοί στο γονιδίωμά μας έθεσαν τις βάσεις για σημαντικές παραλλαγές στην περιοχή της αμυλάσης, επιτρέποντας στους ανθρώπους να προσαρμοστούν σε μεταβαλλόμενες δίαιτες, καθώς η κατανάλωση αμύλου αυξήθηκε δραματικά με την έλευση νέων τεχνολογιών και τρόπων ζωής», προσθέτει ο Gokcumen.
Διαβάστε ακόμη: Αγγούρι που άρχισε να πιάνει «γλίτσα» – Το ξεπλένω και το τρώω ή το πετάω;
Οι σπόροι της γενετικής ποικιλομορφίας
Ο αρχικός διπλασιασμός της AMY1 ήταν σαν τον πρώτο κυματισμό σε μια λίμνη, δημιουργώντας μια γενετική ευκαιρία που αργότερα διαμόρφωσε το είδος μας. Καθώς οι άνθρωποι εξαπλώνονταν σε διαφορετικά περιβάλλοντα, η ευελιξία στον αριθμό των αντιγράφων του AMY1 παρείχε ένα πλεονέκτημα για την προσαρμογή σε νέες δίαιτες, ιδιαίτερα σε εκείνες που ήταν πλούσιες σε άμυλο.
«Μετά τον αρχικό διπλασιασμό, που οδήγησε σε τρία αντίγραφα AMY1 σε ένα κύτταρο, ο τόπος της αμυλάσης έγινε ασταθής και άρχισε να δημιουργεί νέες παραλλαγές», λέει η Χαρίκλεια Καραγεωργίου, μία από τις κύριες συγγραφείς της μελέτης στο UB. «Από τρία αντίγραφα AMY1, μπορείτε να φτάσετε μέχρι και εννέα αντίγραφα ή ακόμη και να επιστρέψετε σε ένα αντίγραφο ανά απλοειδές κύτταρο».
Διαβάστε ακόμη: Επιστήμονες τροφίμων: Αφήστε τη λαδόκολλα και απλά λαδώστε το ταψί!
Η περίπλοκη κληρονομιά της γεωργίας
Η έρευνα αναδεικνύει επίσης τον τρόπο με τον οποίο η γεωργία επηρέασε την παραλλαγή του AMY1. Ενώ οι πρώτοι κυνηγοί-τροφοσυλλέκτες είχαν πολλαπλά αντίγραφα του γονιδίου, οι Ευρωπαίοι αγρότες είδαν μια αύξηση του μέσου αριθμού αντιγράφων AMY1 τα τελευταία 4.000 χρόνια, πιθανότατα λόγω της πλούσιας σε άμυλο διατροφής τους. Προηγούμενη έρευνα του Gokcumen έδειξε ότι τα εξημερωμένα ζώα που ζουν μαζί με τον άνθρωπο, όπως οι σκύλοι και οι χοίροι, έχουν επίσης υψηλότερο αριθμό αντιγράφων γονιδίων αμυλάσης σε σύγκριση με τα ζώα που δεν εξαρτώνται από δίαιτες πλούσιες σε άμυλο.
«Τα άτομα με υψηλότερους αριθμούς αντιγράφων AMY1 πιθανότατα αφομοίωναν το άμυλο πιο αποτελεσματικά και είχαν περισσότερους απογόνους», λέει ο Gokcumen. «Οι γενεαλογικές τους σειρές τα πήγαιναν τελικά καλύτερα σε ένα μεγάλο εξελικτικό χρονικό διάστημα από ό,τι εκείνες με χαμηλότερους αριθμούς αντιγράφων, πολλαπλασιάζοντας τον αριθμό των αντιγράφων του AMY1».
Τα ευρήματα συμφωνούν με μια μελέτη του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Μπέρκλεϊ που δημοσιεύθηκε τον περασμένο μήνα στο Nature, η οποία διαπίστωσε ότι οι άνθρωποι στην Ευρώπη αύξησαν τον μέσο αριθμό των αντιγράφων AMY1 από τέσσερα σε επτά τα τελευταία 12.000 χρόνια.
«Δεδομένου του βασικού ρόλου της διακύμανσης του αριθμού αντιγράφων AMY1 στην ανθρώπινη εξέλιξη, αυτή η γενετική διακύμανση αποτελεί μια συναρπαστική ευκαιρία να διερευνήσουμε την επίδρασή της στη μεταβολική υγεία και να αποκαλύψουμε τους μηχανισμούς που εμπλέκονται στην πέψη του αμύλου και στον μεταβολισμό της γλυκόζης», λέει η Feyza Yilmaz, συνεργαζόμενη επιστήμονας υπολογιστών στο JAX και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης.
«Η μελλοντική έρευνα θα μπορούσε να αποκαλύψει κρίσιμες γνώσεις για τη γενετική, τη διατροφή και την υγεία».
Ακολουθήστε το Cibum 
