Теперь есть генетическое оправдание не урезать потребление углеводов. Люди генетически приспособились к употреблению крахмалистой пищи, и наши предки могли быть углеводоядными еще до появления современных Homo sapiens.
Ген слюнной амилазы, известный как AMY1, уже известен тем, что помог нам адаптироваться к потреблению углеводов. Он кодирует амилазу, фермент, который расщепляет крахмалы, содержащиеся в макаронах и хлебе, до глюкозы, и, возможно, дал нам вкусовые предпочтения к ним. У людей есть несколько копий этого гена, что может помочь нам вырабатывать высокие уровни фермента.
Исследователи из Университета Буффало и Лаборатории Джексона обнаружили, что, хотя большинство копий этого гена возникло с появлением сельского хозяйства, современные люди и наши ближайшие родственники накопили дополнительные копии задолго до появления сельского хозяйства.
Картографируя геномы людей как из современных, так и из досельскохозяйственных популяций, а также используя лонг-рид секвенирование генов (которое секвенирует длинные цепи ДНК или РНК одновременно), команда обнаружила несколько копий AMY1 у людей возрастом 45 000 лет, а также у наших предков — неандертальцев и денисовцев — более 800 000 лет назад.
Предковый ген AMY1, который экспрессируется в околоушной слюнной железе, присутствовал в виде единственной копии и, как полагают, произошел от общего предка человекообразных обезьян. Теперь у нас есть несколько копий AMY1, которые были связаны с началом сельского хозяйства около 10 000 лет назад, что сделало крахмалы более доступными.
Поскольку не было информации о том, когда появились дополнительные копии AMY1, исследовательская группа картировала и секвенировала геномы 98 человек из различных древних и современных популяций, чтобы выяснить, увеличилось ли количество копий примерно в то же время, когда многие охотники-собиратели перешли к земледелию. Анализ древних и современных геномов человека, а также геномов наших ближайших родственников, выявил общий гаплотип или группу аллелей (различных форм гена), унаследованных вместе от одного родителя. Этот гаплотип имеет три копии AMY1 и присутствовал в образцах, которые предшествовали нашей миграции из Африки. Также существуют гаплотипы с большим количеством копий гена.
«Это наблюдение согласуется с недавними свидетельствами потребления крахмала неандертальцами и, возможно, с тем, что наличие приготовленного крахмала у архаичных гоминидов стало возможным благодаря одомашниванию огня», — заявили исследователи в исследовании, недавно опубликованном в журнале Science.
Из восьми исследованных геномов несколько копий AMY1 были обнаружены в двух геномах восточных неандертальцев, один — западного неандертальца и один — денисовца. Хотя точная причина пока неизвестна, команда считает, что сам ген был переменной копийности, то есть количество копий в популяции может варьироваться между особями. Эта вариация, вероятно, возникла до того, как люди отделились от неандертальцев и денисовцев.
Для исследовательской группы было неизбежно, что копии AMY1 в индивидуальных геномах будут увеличиваться, поскольку бывшие охотники-собиратели создавали сельскохозяйственные общества. Земледелие означало зерновые и другие продукты, богатые крахмалом, а возможность их корректировки означала углеводы.
И данные здесь согласуются с этим. Команда «обнаружила общую тенденцию, при которой число копий гена AMY1 значительно выше среди образцов, раскопанных в археологически сельскохозяйственных контекстах, по сравнению с образцами из контекстов охотников-собирателей», как они заявили в том же исследовании .
В геномах досельскохозяйственных особей уже было от четырех до восьми копий гена. Считается, что эта вариация появилась из-за групп, экспериментировавших с методами обработки пищевых продуктов, такими как измельчение диких зерен в муку. Количество копий AMY1 довольно стабильно росло от досельскохозяйственного к постсельскохозяйственному периоду. Было обнаружено, что особи из популяций, которые находились в процессе перехода к сельскому хозяйству (примерно от 16 100 до 8 500 лет назад), имели примерно такое же количество копий AMY1, как и охотники-собиратели того времени.
Индивиды, жившие более 8500 лет назад и жившие в более устоявшихся сельскохозяйственных обществах, показали наибольшее количество копий и, следовательно, наибольшее количество свидетельств адаптации к рациону с высоким содержанием углеводов. Сельское хозяйство продолжало развиваться, и за последние 4000 лет произошел самый значительный всплеск увеличения копий AMY1. У современных людей от двух до 15 копий.
Дальнейшие исследования могут помочь понять, как генетическая вариация числа копий AMY1 влияет на метаболизм крахмала, включая такие состояния, как аллергия на глютен и целиакия, а также на общее состояние обмена веществ.