Присоединяйтесь к нам

Здоровье

К истории молочной революции

AllDay News

Опубликовано

Фото к новости

Чем темнее сегмент, тем выше там процент взрослых, способных переваривать лактозу. (Здесь и ниже изображения из журнала Nature.)

Всего лишь одна генетическая мутация позволила древним европейцам пить молоко — и произвела культурный переворот!

В 1970-х годах американский археолог Питер Богуцки занимался раскопками стоянки каменного века на плодородной равнине в центральной части Польши. Люди, которые жили там около 7 тыс. лет назад, были в числе первых фермеров Центральной Европы. От них остались очень странные фрагменты керамики, усеянные крошечными отверстиями, как будто грубую красную глину запекали, пронзив соломой.

Обратившись к научной литературе, г-н Богуцки обнаружил упоминания о других образцах перфорированной керамики. «Они всем казались настолько необычными, что о них почти всегда упоминали при публикации», — поясняет археолог, работающий ныне в Принстонском университете. Нечто подобное ему встретилось в доме друга: похожая посуда используется для процеживания сырной массы, поэтому он предположил, что эта керамика могла иметь отношение к сыроделию. Но доказать это не было никакой возможности.

Черепки хранили свою тайну до 2011 года, пока остатки жиров на них не проанализировала геохимик Мелани Роффет-Сальк из Бристольского университета (Великобритания). Наличие большого количества молочных жиров подтвердило первоначальную догадку: керамика использовалась в качестве сита для отделения жирного сухого молочного продукта от жидкой сыворотки. Так г-н Богуцки раскопал самую древнюю сыродельню мира из известных науке.

История молока в Европе — «горячая» тема. В последнее время сделано немало открытий, и многие из них стали возможны благодаря проекту с бюджетом €3,3 млн, начатому в 2009 году. Археологи, химики и генетики пытаются понять, каким образом молочные продукты повлияли на историю континента.

Еще совсем недавно — в эпоху последнего ледникового периода — взрослые люди не могли усваивать молоко, ибо их организм (в отличие от детского) не вырабатывал фермент лактазу, которая расщепляет лактозу. Около 11 тыс. лет назад на Ближнем Востоке на смену охоте и собирательству пришло сельское хозяйство, и скотоводы научились снижать содержание лактозы в молочных продуктах до допустимого уровня путем ферментации молока, то есть получали сыр и йогурт. Несколько тысяч лет спустя по Европе распространилась генетическая мутация, которая позволяла людям вырабатывать лактазу и пить молоко на протяжении всей жизни. Эта адаптация открыла человечеству новый источник пищи, позволявший пережить неурожайные годы.

Молочная революция, возможно, стала главным фактором, позволившим земледельцам и скотоводам захватить Европу, вытеснив тысячелетние культуры охотников и собирателей. «С археологической точки зрения все произошло очень быстро», — подчеркивает генетик Марк Томас из Университетского колледжа Лондона (Великобритания). Волна эмиграции оставила заметный след в Европе, где, в отличие от многих других регионов мира, большинство теперь может переваривать молоко.

Распространение молочного животноводства в Европе.

Маленькие дети почти повсеместно способны расправиться с лактозой в молоке матери. Но со временем у большинства ген лактазы выключается. Только 35% людей могут усваивать лактозу старше семи–восьми лет. «Если вы, обладая непереносимостью лактозы, выпьете пол-литра молока, то серьезно заболеете, — предупреждает археолог Оливер Крейг из Йоркского университета (Великобритания). — Взрывной понос — как при дизентерии. Пусть не смертельно, но очень неприятно».

Большинство людей на планете, которые сохраняют способность переваривать молоко, будучи взрослыми, имеют своими предками тех первых европейских фермеров. В Европе это, по-видимому, связано с заменой одного-единственного нуклеотида — цитозина на тимин — в области ДНК по соседству с геном лактазы. Есть и другие географические регионы, где выработка лактазы сохраняется во взрослом организме: Западная Африка, Ближний Восток и Южная Азия. Но там, по-видимому, совсем другие мутации.

Замена одного нуклеотида на другой произошла в Европе сравнительно недавно. Г-н Томас и его коллеги, основываясь на генетических вариантах в современной популяции и компьютерном моделировании того, как связанные с ними мутации могли распространяться по древним народам, пришли к выводу, что генетический признак, получивший название LP-аллель (lactase persistence allele, аллель сохранения лактазы), возник примерно 7,5 тыс. лет назад на широких, плодородных равнинах Венгрии.

Он стал очень важным селективным преимуществом. В 2004 году исследователи подсчитали, что люди с этой мутацией рожают на 19% больше плодовитого потомства. Это самая высокая степень влияния на отбор среди человеческих генов. Сотня поколений — и эта популяция захватывает целый континент. Но только в случае постоянного наличия свежего молока и молочных продуктов. Генетика и культура идут рука об руку.

Для изучения истории этого взаимодействия г-н Томас скооперировался с палеогенетиком Иоахимом Бургером из Университета Иоганна Гутенберга (ФРГ) и биоархеологом Мэтью Коллинзом из Йоркского университета. Они организовали междисциплинарный проект под названием «Персистенция лактазы в ранней культурной истории Европы» (Lactase Persistence in the early Cultural History of Europe, LeCHE), в котором приняли участие десятки исследователей.

Занимаясь молекулярной биологией, археологией и химическим анализом древней керамики, участники проекта претендуют на решение вопроса о происхождении современных европейцев. «Это старая проблема: то ли нашими предками были земледельцы, пришедшие с Ближнего Востока, то ли коренные охотники-собиратели», — говорит г-н Томас. Иными словами, местные охотники-собиратели занялись сельским хозяйством или же были вытеснены колонистами?

Судить об этом можно, например, по костям животных. Если скот выращивают в том числе ради молочных продуктов, то теленка забивают до первого дня рождения, чтобы мать можно было доить. Если же скот ценится только из-за мяса, животным дают вырасти. (Это справедливо не только для крупного рогатого скота, но и для овец с козами, которые тоже принимали участие в молочной революции.)

Участник LeCHE археозоолог Жан-Дени Винь из Французского национального музея естественной истории показал, что молочное животноводство возникло на Ближнем Востоке практически сразу после того, как люди начали приручать животных, то есть в самом начале неолита. Его коллега Роз Жиллис высказывается даже за то, что именно молочное хозяйство могло стать одной из причин доместикации крупного рогатого скота, овец и коз.

Молочное животноводство затем распространилось по окрестностям вместе с другими неолитическими нововведениями, отмечает г-жа Жиллис, изучившая кости на 150 стоянках Европы и Малой Азии. Сельское хозяйство добралось из Анатолии до Северной Европы примерно за две тысячи лет, и производство молочных продуктов шагало по континенту вместе с ним.

Кости могут даже намекнуть на то, каким образом протекал переход к неолиту в Европе — в результате культурной эволюции или замены одного народа другим. Г-н Бургер и другие участники LeCHE выяснили, что домашний скот неолитических стоянок Европы теснее связан с коровами из стран Ближнего Востока, а не с местными дикими турами. Видимо, пастухи-иммигранты привели скот с собой, а не приручили его на месте. Похожая история вырисовывается из исследований древней ДНК, выделенной на несколько стоянках Центральной Европы: неолитические фермеры не были потомками охотников-собирателей, живших там до них. Все вместе говорит в пользу того, что обитатели Европы в мезолите и неолите — совсем разные люди.

Поскольку производство молочных продуктов на Ближнем Востоке началось за тысячи лет до появления LP-аллеля в Европе, древним пастухам пришлось найти способ снижения концентрации лактозы в молоке. Скорее всего, это делалось за счет сыра или йогурта. (Ферментированные сыры типа чеддера или феты содержат немного лактозы, а твердые сыры вроде пармезана, на изготовление которых уходит много времени, ее практически не имеют.)

Для проверки гипотезы исследователи LeCHE проанализировали древнюю керамику. В грубой пористой глине достаточно остатков, чтобы химик мог выяснить, что это за жир — из мяса или молока, от коровы, овец, коз или других животных. Ричард Эвершед из Бристольского университета и его сотрудники выяснили, что молочному жиру на керамике из Плодородного полумесяца по крайней мере 8,5 тыс. лет, а г-жа Роффет-Сальк показала, что в европейский рацион сыр проник 6,8–7,4 тыс. лет назад. К тому времени молочные продукты стали одним из компонентов неолитической диеты, но еще не заняли доминирующего положения в экономике.

Следующий шаг молочной революции потребовал распространения устойчивой выработки лактазы. Г-н Бургер нашел мутацию на севере Германии в останках возрастом 6,5 тыс. лет. Генетик Паскаль Гербо из Университетского колледжа Лондона полагает, что земледельцы и скотоводы Ближнего Востока, продвигаясь по Европе, вынуждали местных переселяться с юга на север, поэтому мутация первым делом из Центральной Европы направилась сначала на север. И только потом, когда фермеры стали переселяться на запад и север, она попала и закрепилась в их популяциях.

Следы этого процесса видны и сегодня: на юге Европы устойчивая выработка лактазы встречается сравнительно редко (в Греции и Турции — лишь у 40% населения), тогда как на севере ею обладают практически все (в Британии и Скандинавии — более 90%).

Но, возможно, дело не только в этом. Молочные продукты, спасающие от голода, лучше сохраняются в прохладном климате. К тому же на севере чаще случаются неурожаи. В молоке еще и высока концентрация витамина D, необходимого для профилактики, например, рахита. Витамин D синтезируется в человеческом организме под лучами солнца, и на юге с этим было меньше проблем, чем на севере. Но как тогда объяснить то, что аллель утвердился и в солнечной Испании? В общем, дискуссия о причинах еще не завершена.

Так или иначе, но к концу неолита и началу бронзового века (примерно 5 тыс. лет назад) LP-аллель был распространен на большей части Северной и Центральной Европы, а выпас скота стал главной составляющей хозяйства. На крупный рогатый скот приходится более двух третей костей животных на стоянках позднего неолита и раннего бронзового века в этом регионе. Как только люди получали возможность пить молоко, они сразу же хватались за это преимущество.

В целом проект LeCHE — великолепный пример того, как представители различных дисциплин могут эффективно решать набившие оскомину исторические загадки. В будущем какая-нибудь аналогичная коллаборация могла бы попытаться ответить на вопросы о том, когда, как и почему люди приобрели способность вырабатывать и другие изменившие ход истории ферменты: амилазу, расщепляющую крахмал, и алкогольдегидрогеназу, по одному названию которой все ясно.

Некоторые участники LeCHE решили заглянуть дальше во времени и учредили проект «Соединение европейского и анатолийского неолита» (Bridging the European and Anatolian Neolithic, BEAN), дабы узнать о первых шагах ближневосточных фермеров в Европе. Им не избежать встречи с белым турецким сыром беяз-пейнир, который едят в Малой Азии, наверное, с самого неолита…

Подготовлено по материалам Nature News.

Продолжить чтение
Нажмите, чтобы прокомментировать

Прокомментировать

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *