Ген молока: почему для одних лактоза – норма, а для других проблема

Южная Азия — регион, где кулинарию трудно представить без йогурта, сыра или топленого масла гхи. Именно здесь, в нижней части мира, где молочные продукты составляют основу рациона, ученым удалось приблизиться к разгадке древней биологической загадки: как и чему люди вообще научились пить молоко.

На первый взгляд механизм прост: младенцы по всему миру производят фермент лактазу, расщепляющий молочный сахар – лактозу – в грудном молоке. Однако с возрастом большинство людей теряет эту способность, и употребление молока начинает вызывать проблемы с пищеварением. Лишь часть человечества сохраняет выработку лактазы во взрослом возрасте – эту особенность называют персистенцией лактазы.

Долгое время считалось, что гены распространились потому, что употребление молока давало эволюционное преимущество. Однако археологические и генетические данные внесли неожиданную коррекцию: выяснилось, что люди потребляли молочные продукты за тысячи лет до того, как гены толерантности к лактозе стали распространены. Вероятно, они использовали ферментацию, которая естественным образом снижает содержание лактозы. Это породило альтернативные гипотезы — в частности, что «молочный ген» мог распространиться случайно, «присоединившись» к другому полезному гену, например, связанному с иммунитетом к местным болезням.

Поставить точку в этой дискуссии попробовало новое исследование современных и древних геномов людей из Индии, Пакистана и Бангладеш. Его результаты свидетельствуют: генетический вариант, позволяющий пить молоко на протяжении всей жизни, действительно давал мощное преимущество — но далеко не всем. Выигрывали только скотоводы, чья жизнь полностью зависела от молочной диеты.

Генетическая вариация, отвечающая за усвоение молока, встречается у 80–90% жителей Северной Европы и Великобритании. В Индии – одном из крупнейших производителей молока в мире – ситуация иная: частота гена колеблется от более чем 65% на севере до примерно 30% на юге. Этот градиент отображает исторический путь гена. Известно, что вариант, общий для европейцев и жителей Южной Азии, получил распространение среди кочевых племен бронзового века около 5 тысяч лет назад на территории современной западной России.

Эксперт Кристина Вариннер объясняет: в этом регионе царил суровый климат. Из-за невозможности выращивать растительную пищу люди полагались на мясо и молоко, чтобы пережить долгие зимы. Это была экстремальная зависимость от молочных продуктов. Впоследствии эти степные пастухи мигрировали в Европу и Индию, унося свои гены вместе с собой.

Команда под руководством Пририи Мурджани из Калифорнийского университета в Беркли проанализировала более 8000 геномов, в том числе ДНК 129 человек, обитавших в долине Сват (Пакистан) в период между 3300 и 375 годами назад. Ученые пытались оценить силу естественного отбора.

Результаты оказались неожиданными: для большинства жителей Южной Азии способность пить молоко является скорее наследством предков-мигрантов, чем результатом борьбы за выживание. Ген распространялся вместе с людьми, не обеспечивая решающего эволюционного превосходства. Это резко контрастирует с Европой, где на этот ген действовал мощный естественный отбор.

Впрочем, есть и исключения. Две группы – народ тода в Южной Индии и гуджары в Пакистане – нарушают общую закономерность. В этих популяциях частота гена возросла настолько быстро и полно, что объяснить это можно только сильным давлением отбора. Иными словами, их выживание напрямую зависело от молока. Это вполне логично, ведь оба народа исторически занимались скотоводством, а их экономика до сих пор базируется на разведении буйволов и крупного рогатого скота.

Генетик Йоханнес Краузе из Института эволюционной антропологии Макса Планка считает эти результаты убедительными. Они формируют целостную картину: если в большинстве регионов Азии ген не подвергался отбору, но часто встречается на севере, значит, он был очень распространен среди степных мигрантов. А общей чертой древних переселенцев и современных тода и гуджаров является само скотоводство.

Похоже, что ген предпочитает только те группы, которые критически зависят от молока. В популяциях, где животноводство сочетается с земледелием, как у большинства жителей Южной Азии, это преимущество исчезает.
«Такой взгляд на Южную Азию дал нам увлекательное понимание загадки персистенции лактазы, – заключает Краузе. — Для меня это последний гвоздь в гроб идеи, что частоту этого гена определяла другая причина, а не молоко».