Знаете ли вы, что рацион наших предков из прошлого влияет на ваши гены сейчас?
Говоря о человеке, антропологи называют это примером коэволюции генов и культур, гипотеза о том, что культура человека и его гены взаимно влияют друг на друга; изменения в культуре могут привести к генетическим изменениям (и наоборот). Наилучшим примером этого является переносимость лактозы (способность переваривать молочные продукты), которая самостоятельно появлялась и закреплялась примерно пять раз в разных группах людей на протяжении истории. Люди в тех группах, которые были толерантны к лактозе, обладали преимуществом в объёме получаемой энергии по сравнению с теми, кто не мог потреблять её, поэтому выживали с большей вероятностью и передавали свои генетические мутации. Эти мутации работают, контролируя производство в тонкой кишке лактазы, пищеварительного фермента, который разрушает лактозу, основной углевод в молоке.
Пищеварительные ферменты предоставляют одни из наших самых ярких свидетельств естественного отбора внутри наших собственных видов. Изучение вариации в пищеварительных ферментах между популяциями дает нам доказательства того, что наше питание (и питание популяций в прошлом) действительно изменило наши гены по-разному.
Новое исследование аспиранта Университета Рутгерса Марейке Джаньяк и её коллеги из Кентского государственного университета смогут добавить еще одну часть головоломки нашей пищеварительной системы, но под таким углом, который некоторым может показаться трудным для желудка: ее диссертационная работа строится на гене пищеварительного фермента, который позволяет приматам есть жуков.
В частности, она её целью было понять, как очень маленькие насекомоядные приматы, такие как долгопят, могут тратить столько пространства их желудков на материал, который практически не даёт питательных веществ.
Насекомые и другие членистоногие обладают твёрдым экзоскелетом (внешней оболочкой), состоящим из материала, называемого хитином. Долгое время исследователи считали, что млекопитающие, даже те, которые питаются преимущественно жуками, не могут сами вырабатывать фермент, называемый хитиназой, который разрушает его. Отбор проб пищеварительных соков млекопитающих непосредственно для поиска хитиназы является процедурой, не способной дать однозначного ответа. Даже после отбора проб неясно, была ли найденная хитиназа произведена самими животными или исходила из других источников (таких как растения в рационе или кишечные микробы). Выгода от разрушения хитина очевидна: у животных откроется доступ ко всем питательным веществам и минералам, которые связаны с ним. Вместо этого исследователи считали, что маленькие насекомоядные приматы быстро пропускают его через свою пищеварительную систему, просто не используя твёрдые оболочки.
Другие исследователи, но не Джаньяк. Если вы можете разрушить оболочку, вы попадёте внутрь, где много сочной пищи, которая даст вам энергию. Но разрушение самого хитина принесло бы больше пищи, что важно для маленьких существ. Если естественный отбор мог влиять на пищеварительные ферменты человека с течением времени на протяжении тысяч лет, разве он не должен был действовать на других приматов в гораздо более длительные сроки? Разве не должны насекомоядные приматы сами уметь вырабатывать хитиназу?
Чтобы ответить на этот вопрос, она использовала опубликованные геномы для некоторых из приматов с целью найти копии гена, именуемого CHIA, который кодирует кислотную хитиназу млекопитающих – фермент желудка, разрушающий хитин. Она установила последовательность гена CHIA для приматов без общедоступных геномов. Джаньяк предположила, что приматы, потребляющие больше насекомых, должны иметь «рабочие» версии гена CHIA, тогда как приматы, которые едят меньше насекомых или не едят вообще, должны иметь нефункциональные версии. Эти результаты предполагают, что гипотеза неспособности животных переваривать твёрдые экзоскелеты насекомых была неправильной и что способность разрушать хитин была эволюционным преимуществом для приматов, которые едят много насекомых.
То же самое можно сказать и о людях. Если употребление насекомых на самом деле является важной частью нашей эволюционной истории как вида, это может объяснить, почему у нас все еще есть функциональная копия гена CHIA. Нераскрытая тайна здесь заключается в том, что этот ген все еще вызывает образование хитиназы в желудке человека; исследователи нашли противоречивые результаты об этом до этого. Тем не менее, эти исследования проводились для людей из регионов, где не принято есть насекомых (например, один из них был побочным исследованием по образцам желудочного сока у итальянцев, полученных по другим медицинским причинам).
Наличие гена CHIA может быть опосредовано тем, использовали ли люди/популяции на определённой территории насекомых в пищу. Это означает, что популяции могут различаться в своей способности эффективно переваривать экзоскелеты насекомых. Если существует различие в выработке хитиназы, это, вероятно, происходит на уровне выражении генов – на самом деле употребление насекомых может вызвать появление гена CHIA. Это, вполне возможно, не такой механизм, как в случае с лактозой (где мутация внутри гена контролирует производство ферментов), и чтобы выяснить, действительно ли это так, нам потребуется более качественная анализ пищеварительных соков людей из восточных популяций, некоторые из которых продолжают употреблять насекомых в пищу.
Эти выводы потенциально важны как для понимания происхождения приматов, так и для размышления о нашем будущем как вида. Было высказано предположение, что наши руки, приспособленные для захвата, и развитое зрение были ранними адаптациями к питанию насекомыми; данное исследование обеспечивает некоторую генетическую поддержку этих идей. Что касается нашего будущего, многие культуры во всем мире по-прежнему потребляют насекомых, и Организация Объединенных Наций предложила их в качестве эффективного источника белка для нашего постоянно растущего населения. Понимание важности этого ресурса для нашей собственной эволюции может открыть дверь для более лояльного отношения к насекомым как к пище – назовите их частью вашей палеодиеты.
