Ничто в биологии не имеет смысла, кроме как в свете эволюции. Так, и тяга к такому противоречивому напитку, как алкоголь, имеет под собой вполне адекватную почву.
Может быть, в какой-то момент стало выгодно потреблять такой хороший источник «быстрой» энергии, как этанол?
Или же у наших предков просто не было выбора — умей метаболизировать ядовитый спирт или переставай кушать сладкие фрукты.
Но когда же именно возникла способность усваивать этанол и можем ли мы извлечь из этой информации какую-либо практическую пользу?
На эти вопросы можно ответить, изучив молекулярную эволюцию ферментов, участвующих в метаболизме спиртов.
Молекулярная эволюция — процесс изменения биомолекул (ДНК, РНК, белков) в череде поколений живых организмов.
Изучение молекулярной эволюции тесно связано с такими дисциплинами, как палеонтология, генетика, молекулярная биология, математика и информатика.
На основании данных о молекулярной эволюции можно построить филогенетическое дерево, наглядно показывающее степень родства между разными организмами, моменты появления и изменения определенных признаков и т.д.
Что за ферменты?
АДГ4
Усвоение этанола у человека начинается прямо в слизистой желудка при участии фермента АДГ4 (НАД+-зависимой алкогольдегидрогеназы 4 класса).
Используя гены 28 млекопитающих, включая 17 приматов, исследователи составили филогенетическое дерево протяженностью около 60 миллионов лет, где разветвления показывали момент изменения последовательности аминокислот в АДГ4.
Оказалось, что, несмотря на довольно раннее появление АДГ4 у приматов, активность относительно этанола она приобрела только спустя пару миллионов лет.
Большая часть наших предков уж точно была трезвенниками.
Однако после отделения линии орангутана (лат. Pongo pygmaeus) от линии, ведущей к человеку, ситуация резко изменилась: одна замена аланина на валин в 294 позиции — и АДГ4 становится в целых 40 раз более активным относительно этанола.
Кстати, если внимательно посмотреть на картинку выше, то можно заметить, что точно такая же замена есть и у мадагаскарской руконожки ай-ай (лат. Daubentonia madagascariensis). Остальных же животных приглашать в бар строго не рекомендуется :)
Считается, что закрепление подобной мутации было связано с миоценовым похолоданием, вследствие которого значительно сократились площади тропических лесов и увеличились площади саванн.
Это привело к массовому вымиранию подавляющего большинства гоминоидов, однако часть из них перешла к наземному образу жизни, и в их рационе появились забродившие фрукты.
АДГ1
Мы разобрались с первым этапом усвоения алкоголя при помощи АДГ4, однако он вносит меньший вклад в метаболизм этанола сравнительно с его биотрансформацией в печени с участием АДГ1.
АДГ1 представлена в организме человека в виде трех субъединиц — альфа, бета и гамма, формирующих гомо- и гетеродимеры, однако так было не всегда.
Предполагается, что эти формы возникли вследствие генной дупликации 44–70 миллионов лет назад.
Крепче! Больше!
Несмотря на то, что в этом вопросе еще нет абсолютной определенности, с некоторой долей уверенности можно говорить, что как минимум 10 миллионов лет назад приматы не только научились метаболизировать этанол, превращая его в ацетальдегид, но и предпочитать его большую дозу в пище.
В исследованиях медленных лори и мадагаскарской руконожки ай-ай эксперимент показал, что, выбирая среди жидкостей, имитирующих нектар, с содержанием этанола от 0 до 5% животные с большей частотой выбирали крепкие напитки.
Но какую же пользу можно извлечь из изучения всех этих ферментов и кодирующих их генов?
Оказывается, внутри самой человеческой популяции не все так однозначно — у некоторых народов ферменты работают несколько иначе, что выливается в довольно занятные для исследования фенотипы.
Все люди разные
Для человека характерно пять классов АДГ, и они кодируются семью генами, находящимися на четвертой хромосоме.
Сравнение человеческих геномов показывает частую встречаемость точечных мутаций в генах АДГ, значимо меняющих аминокислотную последовательность (а, соответсвенно, и характеристику фермента).
Было установлено, что разные комбинации этих аллелей могут как увеличивать этанолокисляющую способность фермента АДГ1 в несколько раз, так и уменьшать ее на несколько десятков процентов (однако нужно дополнительно учитывать индивидуальные характеристики — уровень экспрессии генов, размер печени и т.д.).
«Азиатский румянец»
Многим известно, что значительная часть восточных азиатов (китайцев, тайваньцев, японцев и корейцев) имеет «непереносимость алкоголя».
Это состояние даже называют Asian Flush («азиатский румянец»). Считается, что аллель, имеющий высокую встречаемость среди восточных азиатов, препятствует развитию алкоголизма: фермент работает очень быстро, в организме накапливается много ацетальдегида, что приводит к неприятным последствиям, к которым мало кому хотелось бы вернуться.
Ну, и еще по одной!
Употребление этанола является очень древним и эволюционно обоснованным занятием, однако пить или не пить — вопрос сугубо личный.
В принципе, каждый человек может заблаговременно генотипировать себя и решить, стоит ли ему придерживаться описанной многолетней «традиции». Более того, среди людей бытует мнение, что бокал красного вина в день — это чуть ли не обязательная привычка!
Однако оно сформировалось на базе не очень чистых с точки зрения методологии исследований. В них говорится о том, что «умеренно пьющие» люди имеют более низкую смертность в сравнении с трезвенниками и с теми, кто пьет алкоголь в больших количествах.
Однако часто оказывается, что так называемые трезвенники являются просто бывшими алкоголиками, а люди, злоупотребляющие алкоголем, поступают так в силу других серьезных заболеваний.
Получается, что выборка в исследовании сформирована неверно, и опираться на эти результаты не стоит.
При учете всех факторов, которые могут тем или иным образом повлиять на продолжительность жизни исследуемых, не удается воссоздать J-образную кривую — получается предсказуемый график, и умеренно пьющие люди не обладают пониженной смертностью.
Так что, как говорится, думайте сами, решайте сами.
Биомолекула благодарит вас за то, что вы прочитали эту статью до конца. Прочитать о том, как избавиться от алкогольной зависимости можно здесь. А тем, кому стало интересно, как прочитать эволюцию по генам, мы рекомендуем эту статью.
Будем рады вашим комментариям, лайкам и подписке на наш канал —здесь мы рассказываем много интересного из мира науки! 💚
