Trwałość laktazy - Lactase persistence
Trwałość laktazy to ciągła aktywność enzymu laktazy w wieku dorosłym. Ponieważ tylko funkcja laktazy na to trawienie z laktozy w mleku , w większości ssaków gatunków aktywność enzymu jest znacznie zmniejszona po odstawieniu . Jednak w niektórych populacjach ludzkich utrzymywanie się laktazy ewoluowało ostatnio jako przystosowanie do spożywania mleka i produktów mlecznych innych niż ludzkie po okresie niemowlęcym. Większość ludzi na całym świecie nie utrzymuje się na laktazie, a co za tym idzie, w wieku dorosłym cierpi na różne stopnie nietolerancji laktozy . Jednak nie wszystkie osoby z genetycznie nietrwałą laktazą wykazują wyraźną nietolerancję laktozy i nie wszystkie osoby z nietolerancją laktozy mają genotyp nietrwałości laktazy .
Globalne rozprzestrzenianie się fenotypu trwałości laktazy
Rozkład fenotypu trwałości laktazy (LP) , czyli zdolności do trawienia laktozy w wieku dorosłym, nie jest na świecie jednorodny. Częstotliwości utrzymywania się laktazy są bardzo zmienne. W Europie rozkład fenotypu trwałości laktazy jest kliniczny, z częstością od 15-54% na południowym wschodzie do 89-96% na północnym zachodzie. Na przykład przewiduje się , że tylko 17% Greków i 14% Sardynii posiada ten fenotyp, podczas gdy około 80% Finów i Węgrów oraz 100% Irlandczyków ma uporczywą laktazę. Podobnie częstość występowania laktazy jest kliniczna w Indiach, przy czym 72,4% mieszkańców Indii Północnych (Delhi) wykazuje utrzymywanie się laktazy, podczas gdy wykazywało to tylko 33,4% mieszkańców Indii Południowych.
Wysokie częstotliwości występowania laktazy występują również w niektórych miejscach w Afryce Subsaharyjskiej i na Bliskim Wschodzie. Ale najczęstszą sytuacją jest średnia do niskiej trwałości laktazy: pośrednia (11 do 32%) w Azji Środkowej, niska (<=5%) u rdzennych Amerykanów , mieszkańców Azji Wschodniej, większości populacji chińskich i niektórych populacji afrykańskich.
W Afryce rozkład trwałości laktazy jest „niejednolity”: duże wahania częstotliwości obserwowane są w sąsiednich populacjach, na przykład między Beja i Nilotes z Sudanu. To sprawia, że badanie rozkładu trwałości laktazy jest trudniejsze. Wysoki procent fenotypu trwałości laktazy występuje w tradycyjnych populacjach pasterskich, takich jak Fulani i Beduini .
Trwałość laktazy jest powszechna w Nguni i niektórych innych populacjach pasterskich w RPA w wyniku nabiału, które spożywają w swojej diecie. Trwałość laktazy wśród ludzi Nguni jest jednak mniej powszechna niż w populacjach Europy Północnej, ponieważ tradycyjnie ich konsumpcja nabiału pochodziła głównie w postaci Amasi (znanej jako Maas w Afrikaans), która zawiera mniej laktozy niż świeże, surowe mleko jako w wyniku procesu fermentacji, przez który przechodzi.
Genetyka
Liczne badania wskazują, że obecność dwóch fenotypów „trwała laktaza” (fenotyp pochodny) i „nietrwała laktaza ( hipolaktazja )” jest zaprogramowana genetycznie i że utrzymywanie się laktazy niekoniecznie jest uwarunkowane spożyciem laktozy po okresie karmienia piersią.
Fenotyp trwałości laktazy obejmuje wysoką ekspresję mRNA , wysoką aktywność laktazy, a tym samym zdolność do trawienia laktozy, podczas gdy fenotyp nietrwały laktazy obejmuje niską ekspresję mRNA i niską aktywność laktazy. Enzym laktaza jest kodowany przez gen LCT .
Wiadomo, że hipolaktazja jest dziedziczona recesywnie i autosomalnie, co oznacza, że osoby z fenotypem nietrwałym są homozygotyczne i otrzymały dwie kopie allelu o niskiej aktywności laktazy (allelu przodka) od swoich rodziców, którzy mogą być homozygotyczni lub przynajmniej heterozygotyczni dla allel. Tylko jeden allel o wysokiej aktywności jest wymagany, aby zachować trwałość laktazy. Trwałość laktazy zachowuje się jako cecha dominująca, ponieważ połowa poziomów aktywności laktazy jest wystarczająca do wykazania znacznego trawienia laktozy. Za fenotyp hipolaktazji odpowiada cis transkrypcyjne genu laktazy działającego w układzie cis. Co więcej, badania pokazują, że tylko osiem przypadków stwierdzono, gdy rodzice dziecka z uporczywą laktazą mieli hipolaktazę. Chociaż wiele czynników genetycznych, a także żywieniowych determinuje ekspresję laktazy, nie znaleziono dowodów na adaptacyjną zmianę ekspresji laktazy u osobnika w odpowiedzi na zmiany poziomu spożycia laktozy. Dwa odrębne fenotypy hipolaktazji to: fenotyp I, charakteryzujący się zmniejszoną syntezą prekursorowego LPH, oraz fenotyp II, związany z rozległą syntezą prekursorów, ale zmniejszoną konwersją białka do jego dojrzałej formy molekularnej. Enzym laktaza posiada dwa miejsca aktywne, które rozkładają laktozę. Pierwszy znajduje się w Glu1273, a drugi w Glu1749, który oddzielnie rozkłada laktozę na dwa oddzielne rodzaje cząsteczek.
Co najmniej sześć mutacji ( polimorfizmy pojedynczego nukleotydu – SNP) jest powiązanych z ekspresją laktazy. Wszystkie znajdują się w regionie genu MCM6 przed LCT . Region ten jest uważany za region wzmacniający transkrypcję LCT . Pierwszym zidentyfikowanym wariantem genetycznym związanym z trwałością laktazy jest C/T*-13910. Allel przodków to C, a allel pochodny – związany z trwałością laktazy – to T. W tym samym badaniu stwierdzono, że inny wariant również koreluje z fenotypem w większości przypadków: G*/A-22018.
Zidentyfikowano inne allele związane z utrzymywaniem się laktazy: G/C*-14010, C/G*-13907 i T/G*-13915. Ten wariant jest opisany jako część złożonego allelu z T/C*3712 cali. Te trzy warianty są szeroko rozpowszechnione w niektórych populacjach. W kilku badaniach odnotowano rzadkie warianty, takie jak G/A*14107 w Xhosa i Fulani (z Mali); C/T*13906 w Fulani (z Mali).
Allele odporności na laktazę różnią się rozkładem geograficznym. W Europie i populacjach pochodzenia europejskiego są one prawie całkowicie skorelowane z obecnością mutacji -13 910 C/T w regionie wzmacniającym genu laktazy ( LCT ).
Różni się to od dystrybucji alleli utrzymujących się z laktazą w pozostałych częściach świata, szczególnie w Afryce i na Bliskim Wschodzie, gdzie współistnieje kilka alleli.
Allel T/G*-13915 występuje głównie w populacjach z Afryki Wschodniej i Północnej oraz Bliskiego Wschodu. Allel G/C*-14010 został zidentyfikowany w Afryce Wschodniej. Allel C/G*13907 został opisany w Sudanie i Etiopii. Allel „europejski” allel T*13910 występuje również w niektórych populacjach z Afryki, w tym w Fulani (z Mali, Sudanu i Kamerunu) i Khoe z Afryki Południowej. Ten allel został również znaleziony w Azji Środkowej.
Nie wiadomo, jak dokładnie różne opisane powyżej warianty regulują ekspresję LCT . Żadna z dotychczas zidentyfikowanych mutacji nie okazała się być wyłącznie przyczyną utrzymywania się laktazy i możliwe jest, że istnieje więcej alleli do odkrycia. Jeśli skupimy się na „wariacji europejskiej”, pozycja -13910 ma funkcję wzmacniacza na promotorze laktazy (promotor ułatwia transkrypcję genu LCT ). T-13910 jest większym wzmacniaczem niż C-13910, więc uważa się, że ta mutacja jest odpowiedzialna za różnice w ekspresji laktazy, chociaż nie znaleziono wystarczających dowodów na to, że utrzymywanie się laktazy jest spowodowane tylko przez C-13910→T-13910.
Ponadto w jednym badaniu z udziałem populacji fińskiej wykazano, że gen laktazy ma wyższą ekspresję, gdy G-22018 jest połączony z T-13910.
Zalety ewolucyjne
Trwałość laktazy jest podręcznikowym przykładem doboru naturalnego u ludzi: doniesiono, że wywiera silniejszą presję selekcyjną niż jakikolwiek inny znany ludzki gen. Jednak konkretne powody, dla których utrzymywanie się laktazy daje selektywną przewagę, „pozostają otwarte na spekulacje”.
Podano kilka dowodów na pozytywną selekcję działającą na allel T*-13910: znajduje się on na odcinku homozygotyczności c. 1 Mb; siła selekcji jest zbliżona do szacowanej dla odporności na malarię. Wnioskowanie haplotypowe przeprowadzono na danych z populacji Azji Środkowej; tam również wykryto selekcję – choć słabszą niż w populacjach europejskich. Tak więc, nawet jeśli T*13910 może nie być przyczyną utrzymywania się laktazy, został wyselekcjonowany w historii ewolucji człowieka.
Inne warianty również okazały się w trakcie selekcji. Allel C*-14010 znajduje się na szczególnie długim odcinku homozygotyczności (> 2 Mb).
Wykazano, że złożony allel G*-13915 i C*-3712 znajduje się na długim odcinku homozygotyczności (1,1 Mb do 1,3 Mb).
Zdolność do trawienia laktozy nie jest nowością ewolucyjną w populacjach ludzkich. Prawie wszystkie ssaki rozpoczynają życie ze zdolnością do trawienia laktozy. Ta cecha jest korzystna w okresie niemowlęcym, ponieważ mleko służy jako główne źródło pożywienia. W miarę odstawiania od piersi i wprowadzania do diety innych pokarmów mleko nie jest już spożywane. W rezultacie zdolność do trawienia laktozy nie zapewnia już wyraźnej przewagi sprawności fizycznej. Jest to widoczne w badaniu genu laktazy ssaków ( LCT ), którego ekspresja zmniejsza się po okresie odsadzenia, co skutkuje obniżoną produkcją enzymów laktazy. Gdy te enzymy są wytwarzane w małych ilościach, dochodzi do nietrwałości laktazy (LNP).
Zdolność do trawienia świeżego mleka w wieku dorosłym jest kodowana genetycznie przez różne warianty zlokalizowane powyżej genu LCT i różniące się między populacjami. Warianty te występują z bardzo dużą częstotliwością w niektórych populacjach i wykazują sygnatury selekcji. Istnieją dwie godne uwagi hipotezy o odmiennych teoriach, które próbują wyjaśnić, dlaczego fenotyp trwałości laktazy został wybrany pozytywnie. Pierwsza z nich, znana jako hipoteza kulturowo-historyczna, stwierdza, że głównym powodem LP jest wprowadzenie do diety produktów spożywczych na bazie mleka, podczas gdy hipoteza odwrotnej przyczyny głosi, że konsumpcja nabiału została przyjęta przez społeczeństwa, które już były wysoka częstotliwość LP.
Hipoteza koewolucji kultury genów
Gen hodowli koewolucja hipoteza selekcji pozytywnej laktaza utrzymywanie fenotyp jest oparta na obserwacji, że populacje pasterskich często wykazują wysokie poziomy laktazy. Zgodnie z tą hipotezą, powodem selekcji jest korzyść żywieniowa wynikająca z trwałości laktazy.
Osoby, które wyrażały fenotypy odporne na laktazę, miałyby znaczną przewagę w przyswajaniu składników odżywczych. Dotyczy to zwłaszcza społeczeństw, w których udomowienie zwierząt produkujących mleko i pasterstwo stały się głównym sposobem życia.
Połączenie genów pasterstwa i trwałości laktazy dałoby jednostkom przewagę w postaci budowania nisz, co oznaczałoby, że mieliby mniejszą konkurencję o zasoby dzięki pozyskiwaniu wtórnego źródła pożywienia, mleka. Mleko jako źródło pożywienia mogło być korzystniejsze niż mięso, ponieważ jego tempo odnawiania się jest znacznie szybsze. Zamiast hodować i zabijać zwierzęta, jedna krowa lub koza może wielokrotnie służyć jako zasób przy mniejszych ograniczeniach czasowych i energetycznych. Przewaga konkurencyjna przyznana osobnikom tolerującym laktozę doprowadziłaby do silnej presji selekcyjnej dla tego genotypu, szczególnie w czasach głodu i głodu, co z kolei spowodowało wzrost częstotliwości utrzymywania się laktazy w populacjach. Mleko jest również ogólnie mniej zanieczyszczone niż woda, co zmniejsza narażenie na patogeny lub pasożyty.
Natomiast w społeczeństwach, które nie angażowały się w zachowania duszpasterskie, nie istnieje selektywna korzyść dla utrzymywania się laktazy. Mutacje, które mogły rozwinąć wariacje alleliczne, które kodują produkcję laktazy w wieku dorosłym, są po prostu mutacjami neutralnymi. Wydaje się, że nie przynoszą one żadnej korzyści w zakresie sprawności fizycznej. W rezultacie żadna selekcja nie utrwaliła rozprzestrzeniania się tych wariantów allelicznych, a genotyp i fenotyp trwałości laktazy pozostają rzadkie. Na przykład w Azji Wschodniej źródła historyczne również potwierdzają, że Chińczycy nie spożywali mleka, podczas gdy koczownicy żyjący na granicach tak robili. Odzwierciedla to współczesne rozkłady nietolerancji. Chiny są szczególnie godne uwagi jako miejsce słabej tolerancji, podczas gdy w Mongolii i azjatyckich stepach mleko i produkty mleczne są głównym źródłem pożywienia. Koczownicy wytwarzają również napój alkoholowy, zwany airag lub kumis , z mleka klaczy, chociaż proces fermentacji zmniejsza ilość obecnej laktozy.
Zaproponowano dwa scenariusze dla hipotezy koewolucji genowo-kulturowej: albo uporczywość laktazy rozwinęła się i została wybrana po rozpoczęciu praktyk pasterskich (hipoteza kulturowo-historyczna); lub pasterstwo rozprzestrzeniało się tylko w populacjach, w których utrzymywanie się laktazy było już wysokie (hipoteza odwrotnej przyczyny). Istnieją wyjątki od tej hipotezy, takie jak łowcy-zbieracze Hadza (Tanzania) z przewagą fenotypu trwałości laktazy na poziomie 50%.
Ewolucję utrzymywania się laktazy w odpowiedzi na zachowania pasterskie można postrzegać jako przykład efektu Baldwina , przez który zachowanie zwierząt wpływa na presję selekcyjną, pod którą się znajdują.
Korzyści z bycia trwałym laktazą w wieku dorosłym
Wykazano, że spożywanie laktozy korzystnie wpływa na utrzymywanie się laktazy w wieku dorosłym. Na przykład w 2009 r. British Women's Heart and Health Study badało wpływ alleli kodujących utrzymywanie się laktazy na zdrowie kobiet. Tam, gdzie allel C wskazywał na nietrwałość laktazy, a allel T wskazywał na utrzymywanie się laktazy, badanie wykazało, że kobiety, które były homozygotyczne pod względem allelu C, wykazywały gorszy stan zdrowia niż kobiety z allelami C i T oraz kobiety z dwoma allelami T. Kobiety z CC zgłaszały więcej złamań biodra i nadgarstka, więcej osteoporozy i więcej zaćmy niż inne grupy. Były też średnio o 4–6 mm krótsze od pozostałych kobiet, a także nieco lżejsze. Ponadto stwierdzono, że takie czynniki, jak cechy metaboliczne, status społeczno-ekonomiczny, styl życia i płodność nie mają związku z wynikami, stąd można wnioskować, że utrzymywanie się laktazy korzystnie wpływało na zdrowie tych kobiet, które spożywały produkty mleczne i wykazywały utrzymywanie się laktazy.
Hipoteza absorpcji wapnia
Inną możliwością jest hipoteza absorpcji wapnia. Laktoza sprzyja wchłanianiu wapnia w jelitach: pomaga utrzymać go w postaci rozpuszczalnej. Może to być korzystne w regionach o niskiej ekspozycji na światło słoneczne, gdzie witamina D, niezbędna do transportu wapnia, jest czynnikiem ograniczającym.
Stwierdzono, że korelacja między częstotliwościami trwałości laktazy a szerokością geograficzną w 33 populacjach Europy jest dodatnia i istotna, podczas gdy korelacja między trwałością laktazy a długością geograficzną nie była, co sugeruje, że wysoki poziom asymilacji laktozy był rzeczywiście przydatny w obszarach o słabym nasłonecznieniu w północnej Europie .
Zwiększona absorpcja wapnia pomaga zapobiegać krzywicy i osteomalacji .
Hipoteza suchego klimatu
Zaproponowano hipotezę specyficzną dla suchego klimatu: tutaj mleko jest nie tylko źródłem składników odżywczych, ale także źródłem płynów, co może być szczególnie korzystne podczas epidemii chorób przewodu pokarmowego, takich jak cholera (gdzie zanieczyszczona jest woda). Populacje ludzkie różnią się występowaniem utrzymywania się genotypowej laktazy, fenotypową tolerancją laktozy i nawykowym spożyciem mleka. (Vliert i in., 2018). Zdolność jednostki do wchłaniania mleka jest powszechna w trzech warunkach. 1. Wyższe szerokości geograficzne, gdzie niewystarczające promieniowanie ultrafioletowe B powoduje niedobór wapnia i witaminy D. 2. Suche obszary, gdzie niedobór świeżej wody zamienia się w mleko w pożądane źródło nawodnienia. 3. Środowiska pasterskie, w których hodowla bydła zapewnia obfite dostawy mleka. (Vliert i in., 2018).
Trwałość laktazy i odporność na malarię
Jedno z badań sugerowało, że trwałość laktazy została wybrana jako równoległa do odporności na malarię u Fulani z Mali. Proponowane mechanizmy to: odżywcza zaleta mleka; niska zawartość kwasu p -aminobenzoesowego w porównaniu z dietami bezmlecznymi; spożycie immunomodulatorów zawartych w mleku.
Brak laktazy w populacjach uzależnionych od mleka
Chociaż omówiono selektywne zalety utrzymywania się laktazy, przeprowadzono badania grup etnicznych, których populacje, pomimo dużego uzależnienia od spożycia mleka, mają obecnie niską częstotliwość utrzymywania się laktazy. Badanie 303 osobników z plemienia Beja i 282 osobników z różnych plemion Nilotic w Sudanie wykazało wyraźną różnicę między rozmieszczeniem fenotypów laktazy w obu populacjach. Trwałość laktazy określano wodorowymi testami oddechowymi . Częstość występowania złego wchłaniania laktozy wynosiła 18,4% u członków plemion Beja w wieku powyżej 30 lat i 73,3% u członków plemion Nilotic w wieku powyżej 30 lat.
Historia ewolucyjna
Zgodnie z hipotezą koewolucji kultury genowej, zdolność do trawienia laktozy w wieku dorosłym (utrzymywanie się laktazy) stała się korzystna dla ludzi po wynalezieniu hodowli zwierząt i udomowieniu gatunków zwierząt, które mogłyby zapewnić stałe źródło mleka. Populacje łowców-zbieraczy przed rewolucją neolityczną były w przeważającej mierze nietolerancyjne na laktozę, podobnie jak współcześni łowcy-zbieracze. Badania genetyczne sugerują, że najstarsze mutacje związane z utrzymywaniem się laktazy osiągnęły znaczny poziom w populacjach ludzkich w ciągu ostatnich 10 000 lat. Koreluje to z początkiem udomowienia zwierząt, które nastąpiło w okresie neolitu. Dlatego trwałość laktazy jest często przytaczana jako przykład zarówno niedawnej ewolucji człowieka , jak i, ponieważ trwałość laktazy jest cechą genetyczną, a hodowla zwierząt cechą kulturową, koewolucja kultur genowo-kulturowych we wzajemnej symbiozie człowiek-zwierzę zapoczątkowana wraz z nadejściem rolnictwa .
W zależności od populacji, jedna lub druga hipoteza selektywnej korzyści utrzymywania się laktazy jest bardziej istotna: w Europie Północnej hipoteza wchłaniania wapnia może być jednym z czynników prowadzących do silnych współczynników selekcji, podczas gdy w populacjach afrykańskich, gdzie witamina D niedobór nie jest tak dużym problemem, rozprzestrzenianie się allelu jest ściśle skorelowane z dodanymi kaloriami i wartościami odżywczymi wynikającymi z pasterstwa.
Zidentyfikowano kilka genetycznych markerów trwałości laktazy, które pokazują, że trwałość laktazy ma wiele źródeł w różnych częściach świata (tj. jest to przykład ewolucji konwergentnej ). W szczególności postawiono hipotezę, że wariant T*13910 pojawił się niezależnie co najmniej dwukrotnie. Rzeczywiście, obserwuje się go na dwóch różnych haplotypach: H98, bardziej powszechnym (m.in. w fińskim i Fulani); oraz H8 H12, związane z populacjami ograniczonymi geograficznie. Wspólna wersja jest stosunkowo starsza. Szacuje się, że wariant H98 – najczęstszy wśród Europejczyków – wzrósł do znaczących częstotliwości około 7500 lat temu na środkowych Bałkanach i w Europie Środkowej , miejscu i czasie z grubsza odpowiadającym archeologicznej kulturze ceramiki wstęgowej i kulturom Starčevo .
Wariant T*13910 występuje również w Afryce Północnej. Tak więc prawdopodobnie powstało wcześniej niż 7500 lat na Bliskim Wschodzie , ale najwcześniejsi rolnicy nie mieli wysokiego poziomu trwałości laktazy i nie spożywali znacznych ilości nieprzetworzonego mleka.
Poniżej opisano niektóre hipotezy dotyczące ewolucyjnej historii utrzymywania się laktazy w danych regionach świata.
Europa
Jeśli chodzi o Europę, zaproponowany model rozprzestrzeniania się trwałości laktazy łączy procesy selekcji i demograficzne. W niektórych badaniach wykorzystano podejścia modelowania do zbadania roli dryfu genetycznego. Według niektórych modeli rozprzestrzenianie się trwałości laktazy w Europie można przypisać przede wszystkim pewnej formie dryfu genetycznego . Dowody mogą pochodzić również z innych dziedzin, na przykład pisemne zapisy historyczne: autorzy rzymscy odnotowali, że mieszkańcy północnej Europy, zwłaszcza Wielkiej Brytanii i Niemiec , pili nieprzetworzone mleko. Odpowiada to bardzo ściśle współczesnemu rozkładowi nietolerancji laktozy w Europie, gdzie mieszkańcy Wielkiej Brytanii, Niemiec i Skandynawii mają wysoką tolerancję, a mieszkańcy Europy południowej, zwłaszcza Włoch, mają mniejszą tolerancję. Niższą tolerancję w Europie południowej można wytłumaczyć samym dryfem genetycznym, ale wyższa tolerancja w Europie północnej może być wynikiem selekcji pozytywnej.
Skan całego genomu w celu selekcji przy użyciu DNA zebranego od 230 starożytnych mieszkańców Europy Zachodniej, żyjących między 6500 a 300 pne, wykazał, że najwcześniejsze pojawienie się allelu odpowiedzialnego za utrzymywanie się laktazy miało miejsce u osobnika żyjącego w Europie Środkowej między 2450 a 2140 pne.
Azja centralna
W Azji Środkowej polimorfizm przyczynowy utrzymywania się laktazy jest taki sam jak w Europie (T*13910, rs4988235), co sugeruje dyfuzję genetyczną między tymi dwoma regionami geograficznymi.
Wskazuje się, że allel odpowiedzialny za utrzymywanie się laktazy (T*13910) mógł powstać w Azji Środkowej , w oparciu o wyższą częstotliwość utrzymywania się laktazy wśród Kazachów, którzy mają najniższy udział „zachodniej” puli genów wywnioskowanej z analizy domieszek z autosomalnego mikrosatelity dane. To z kolei może być również pośrednim genetycznym dowodem wczesnego udomowienia koni do przetworów mlecznych, jak niedawno potwierdzono na podstawie pozostałości archeologicznych. U Kazachów, tradycyjnie pasterskich, częstość utrzymywania się laktazy szacuje się na 25–32%, z czego tylko 40,2% ma objawy, a 85–92% osobników jest nosicielami allelu T*13910.
Afryka
Sytuacja jest bardziej złożona w Afryce , gdzie znaleziono wszystkie pięć głównych wariantów trwałości laktazy.
Obecność alleli T*13910 wśród pasterzy Khoe przypisuje się przepływowi genów z Europy. Jednak obecność innych alleli sygnalizuje przepływ genów z Afryki Wschodniej.
Postawiono hipotezę, że wariant G*13915 rozprzestrzenił się z Bliskiego Wschodu w związku z udomowieniem wielbłąda arabskiego .
Mutacja G-14009 pochodzi z Etiopii.
Wariant G*13907 jest skoncentrowany wśród głośników afroazjatyckich w północno-wschodniej Afryce .
Allel C*14010 jest obecnie najbardziej powszechny wśród grup pasterskich zamieszkujących wschodnią Afrykę, skąd uważa się, że rozprzestrzenił się wraz z pasterstwem na części Afryki Południowej. Ostatecznie uważa się, że wariant utrzymujący laktazę C*14010 przybył z Sahary na obszary, które wcześniej były zamieszkiwane przez populacje afroazjatyckie. Zostało to wydedukowane z istnienia zapożyczeń pochodzenia afroazjatyckiego związanych z hodowlą i dojeniem zwierząt w różnych językach nilo-saharyjskich i niger-kongo , a także z najwcześniejszego pojawienia się lipidów przetworzonych mleka na ceramice, które znaleziono w archeologicznym Tadrart Acacus. miejsce w Libii (datowane radiowęglowo na ok. 7500 BP, zbliżone do szacowanego wieku mutacji C*14010).
Procesy ewolucyjne napędzające szybkie rozprzestrzenianie się trwałości laktazy w niektórych populacjach nie są znane. W niektórych populacjach zamieszkujących Afrykę Wschodnią częstotliwość występowania laktazy przeszła od znikomych do niemal wszechobecnych w ciągu zaledwie 3000 lat, co sugeruje bardzo silną presję selekcyjną . Niektóre badania sugerowały również, że selekcja pod kątem trwałości laktazy nie jest tak silna, jak przypuszczano ( miękkie wymiatanie selektywne ), a jej siła różni się znacznie w zależności od konkretnych warunków środowiskowych. Po udomowieniu zwierząt osobniki zyskały zdolność tolerowania laktozy po odsadzeniu od niemowlęctwa. Dało to ludziom kluczową korzyść dzięki doborowi naturalnemu poprzez tworzenie wariancji genetycznych.
Neolityczni rolnicy , którzy mogli mieszkać w północno-wschodniej Afryce i na Bliskim Wschodzie , mogli być źródłem populacji dla wariantów utrwalania laktazy, w tym –13910*T, a następnie mogli zostać wyparci przez późniejsze migracje ludów. Subsaharyjskiej Afryki Zachodniej Fulani The Afryki Północnej Tuareg , a rolnicy europejscy , którzy są potomkami tych neolitycznych rolnikami, dzielić laktazy wariantowej -13910 * T. Wariant Fulani –13910*T, chociaż dzielony przez pasterzy Fulani i Tuareg, w porównaniu z wariantem Tuaregów, przeszedł dłuższy okres różnicowania haplotypów. Fulani laktazy wytrwałość wariant -13910 * T może się rozprzestrzenić, wraz z bydła pasterstwo , między 9686 i 7534 BP BP, prawdopodobnie około 8500 BP; potwierdzający te ramy czasowe dla Fulani, o co najmniej 7500 BP, istnieją dowody na to, że pasterze angażowali się w dojenie w środkowej Saharze .
W nieludziach
Zespół złego wchłaniania laktozy jest typowy dla dorosłych ssaków, a utrzymywanie się laktazy jest zjawiskiem prawdopodobnie powiązanym z interakcjami międzyludzkimi w postaci mleczarstwa. Większość ssaków traci zdolność trawienia laktozy, gdy są na tyle duże, że mogą znaleźć własne źródło pożywienia z dala od matek. Po odstawieniu lub przejściu z karmienia mlekiem na spożywanie innych rodzajów żywności, ich zdolność do wytwarzania laktazy naturalnie zmniejsza się, ponieważ nie jest już potrzebna. Na przykład w jednym z badań prosię w wieku od 5 do 18 dni straciło 67% zdolności wchłaniania laktozy. Podczas gdy prawie wszyscy ludzie mogą normalnie trawić laktozę przez pierwsze 5 do 7 lat swojego życia, większość ssaków przestaje produkować laktazę znacznie wcześniej. Bydło można odstawić od mleka matki w wieku od 6 miesięcy do roku. Jagnięta są regularnie odsadzane w wieku około 16 tygodni. Takie przykłady sugerują, że uporczywość laktazy jest zjawiskiem wyłącznie ludzkim.
Czynniki mylące
Istnieją przykłady czynników, które mogą powodować fenotyp utrzymywania się laktazy przy braku jakiegokolwiek wariantu genetycznego związanego z LP. Osobnikom może brakować alleli utrzymujących się laktazy, ale nadal tolerują produkty mleczne, w których laktoza jest rozkładana w procesie fermentacji (np. ser, jogurt). Ponadto zdrowe bakterie jelitowe okrężnicy mogą również pomóc w rozkładzie laktozy, umożliwiając osobom bez genetyki utrzymywania laktazy korzyści ze spożywania mleka.
Testy tolerancji laktozy
Test tolerancji laktozy można przeprowadzić prosząc badanych o poszczenie przez noc, a następnie pobieranie krwi w celu ustalenia wyjściowego poziomu glukozy. Następnie pacjentom podaje się do wypicia roztwór laktozy, a poziom glukozy we krwi sprawdza się w 20-minutowych odstępach przez godzinę. Osoby, które wykazują znaczny wzrost poziomu glukozy we krwi, są uważane za tolerujących laktozę.
Test oddechowy wodoru jest często stosowany w celu wykrycia nietolerancja laktozy.