Ген молока: чому для одних лактоза — норма, а для інших проблема

Південна Азія — регіон, де кулінарію важко уявити без йогурту, сиру чи топленого масла гхі. Саме тут, у частині світу, де молочні продукти становлять основу раціону, вченим вдалося наблизитися до розгадки давньої біологічної загадки: як і чому люди взагалі навчилися пити молоко.

На перший погляд механізм простий: немовлята по всьому світу виробляють фермент лактазу, який розщеплює молочний цукор — лактозу — у грудному молоці. Проте з віком більшість людей втрачає цю здатність, і вживання молока починає спричиняти проблеми з травленням. Лише частина людства зберігає вироблення лактази у дорослому віці — цю особливість називають персистенцією лактази.

Тривалий час вважалося, що відповідні гени поширилися тому, що вживання молока давало еволюційну перевагу. Однак археологічні та генетичні дані внесли несподівану корекцію: з’ясувалося, що люди споживали молочні продукти за тисячі років до того, як гени толерантності до лактози стали поширеними. Імовірно, вони використовували ферментацію, яка природним чином знижує вміст лактози. Це породило альтернативні гіпотези — зокрема, що «молочний ген» міг поширитися випадково, «приєднавшись» до іншого корисного гена, наприклад пов’язаного з імунітетом до місцевих хвороб.

Поставити крапку в цій дискусії спробувало нове дослідження сучасних і давніх геномів людей з Індії, Пакистану та Бангладеш. Його результати свідчать: генетичний варіант, який дозволяє пити молоко протягом усього життя, справді давав потужну перевагу — але далеко не всім. Вигравали лише скотарі, чиє життя повністю залежало від молочної дієти.

Генетична варіація, що відповідає за засвоєння молока, зустрічається у 80–90% мешканців Північної Європи та Великої Британії. В Індії — одному з найбільших виробників молока у світі — ситуація інша: частота гена коливається від понад 65% на півночі до приблизно 30% на півдні. Цей градієнт відображає історичний шлях гена. Відомо, що варіант, спільний для європейців і жителів Південної Азії, набув поширення серед кочових племен бронзової доби близько 5 тисяч років тому на території сучасної західної Росії.

Експертка Крістіна Варіннер пояснює: у тому регіоні панував суворий клімат. Через неможливість вирощувати рослинну їжу люди покладалися на м’ясо та молоко, щоб пережити довгі зими. Це була екстремальна залежність від молочних продуктів. Згодом ці степові пастухи мігрували до Європи та Індії, несучи свої гени разом із собою.

Команда під керівництвом Прії Мурджані з Каліфорнійського університету в Берклі проаналізувала понад 8000 геномів, зокрема ДНК 129 людей, які мешкали в долині Сват (Пакистан) у період між 3300 і 375 роками тому. Вчені намагалися оцінити силу природного добору.

Результати виявилися несподіваними: для більшості мешканців Південної Азії здатність пити молоко є радше спадком від предків-мігрантів, ніж результатом боротьби за виживання. Ген поширювався разом із людьми, не забезпечуючи вирішальної еволюційної переваги. Це різко контрастує з Європою, де на цей ген діяв потужний природний відбір.

Втім, є й винятки. Дві групи — народ тода в Південній Індії та гуджари в Пакистані — порушують загальну закономірність. У цих популяціях частота гена зросла настільки швидко й повно, що пояснити це можна лише сильним тиском добору. Інакше кажучи, їхнє виживання безпосередньо залежало від молока. Це цілком логічно, адже обидва народи історично займалися скотарством, а їхня економіка й досі базується на розведенні буйволів та великої рогатої худоби.

Генетик Йоганнес Краузе з Інституту еволюційної антропології Макса Планка вважає ці результати переконливими. Вони формують цілісну картину: якщо в більшості регіонів Азії ген не зазнавав відбору, але часто трапляється на півночі, значить, він був дуже поширеним серед степових мігрантів. А спільною рисою давніх переселенців і сучасних тода та гуджарів є саме скотарство.

Схоже, що ген дає перевагу лише тим групам, які критично залежать від молока. У популяціях, де тваринництво поєднується із землеробством — як у більшості мешканців Південної Азії — ця перевага зникає.
«Такий погляд на Південну Азію дав нам захопливе розуміння загадки персистенції лактази, — підсумовує Краузе. — Для мене це останній цвях у труну ідеї, що частоту цього гена визначала якась інша причина, а не молоко».