Gene-Culture Coevolution and Human Diet
BY OLLI ARJAMAA, TIMO VUORISALO

التطور المشترك للثقافة الجينية والنظام الغذائي البشري.

بدلاً من العمل بمعزل عن الآخرين ، تفاعلت البيولوجيا والثقافة لتطوير النظام الغذائي الذي لدينا اليوم.

قليلون قد يجادلون ضد الاقتراح القائل بأن التكيفات المتعلقة باختيار الطعام وسلوك البحث عن الطعام في المملكة الحيوانية لها تأثير كبير على بقاء الأفراد وتكاثرهم - وفي النهاية على نجاحهم التطوري.

قليلون قد يجادلون ضد الاقتراح القائل بأن التكيفات المتعلقة باختيار الطعام وسلوك البحث عن الطعام في المملكة الحيوانية لها تأثير كبير على بقاء الأفراد وتكاثرهم - وفي النهاية على نجاحهم التطوري.

ومع ذلك ، في جنسنا البشري ، نميل أكثر إلى النظر إلى اختيار الطعام على أنه سمة ثقافية لا تتعلق مباشرة بخلفيتنا البيولوجية.

ربما يكون هذا صحيحًا بالنسبة للاختلافات في النظم الغذائية البشرية على المقاييس الصغيرة ، والتي تتجلى جغرافيًا وبين المجموعات العرقية. بعض الأشياء هي في الحقيقة مسألة ذوق وليس بقاء.


من ناحية أخرى ، من الواضح أن بعض الأنماط الأساسية لتغذيتنا هي شخصيات متطورة ، بناءً على التغييرات بين الأجيال في ترددات الجينات.

كما تنبأ تشارلز داروين بحذر في الفصل الأخير من أصل الأنواع ، فإن نظريته في الانتقاء الطبيعي قد ألقت بالفعل "بعض الضوء" على تطور البشر ، بما في ذلك تطور النظام الغذائي البشري.

شمل الانتقال الطويل من مجتمعات الصيد والجمع القديمة إلى مجتمعات ما بعد الصناعية تغييرات كبيرة في سلوك البحث عن الطعام والنظام الغذائي البشري.

يرى الرأي التقليدي أن أسلافنا قد تطوروا تدريجياً من أكلة الفاكهة في جنوب وشرق أفريقيا إلى آكلي زبال أو آكلي لحوم عن طريق التكيف البيولوجي البحت مع الظروف البيئية المتغيرة.

لكن منذ السبعينيات ، أصبح من الواضح بشكل متزايد أن هذه الصورة بسيطة للغاية.


في الواقع ، التطور البيولوجي والثقافي ليسا ظاهرتين منفصلتين ، بل يتفاعلان مع بعضهما البعض بطريقة معقدة.

كما قال ريتشارد دوكينز في الجين الأناني ، ما هو غير عادي في جنسنا يمكن تلخيصه في كلمة واحدة: الثقافة.

فرع من علم الوراثة السكانية النظري يسمى ((نظرية التطورالجيني الثقافي المشترك )) يقوم بدراسة الظواهر التطورية التي تنشأ من التفاعلات بين أنظمة النقل الجيني والثقافي.

يعتمد جزء من هذا العمل على العمل النظري القائم على علم الاجتماع لتشارلز ج.

يركز فرع آخر من البحث على الدراسة الكمية للتطور المشترك للثقافة الجينية ، والتي نشأت من بين آخرين من قبل كافالي سفورزا Cavalli-Sforza .

أظهرت النماذج الرياضية للتطور المشترك للثقافة الجينية أن الانتقال الثقافي يمكنه بالفعل تعديل ضغوط الاختيار ، ويمكن للثقافة حتى إنشاء آليات تطورية جديدة ، بعضها يتعلق بالتعاون البشري.

قد تولد الثقافة في بعض الأحيان ضغوط اختيار قوية للغاية ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى تأثيرها المتجانس على السلوك البشري.


يساعدنا منظور التطور المشترك للثقافة الجينية على فهم العملية التي يتم فيها تشكيل الثقافة من خلال الضرورات البيولوجية بينما يتم تغيير الخصائص البيولوجية في نفس الوقت عن طريق التطور الجيني استجابة للتاريخ الثقافي.

يمكن العثور على أمثلة رائعة على هذا التطور المشترك للثقافة الجينية في تطور النظام الغذائي البشري.



ركز كتاب ريتشارد رانجهام Richard Wrangham الأخير ، اصطياد النار: كيف جعلنا الطبخ بشرًاCatching Fire: How co-oking Made Us Human ، على آثار ترويض النار وعواقبها على جودة طعامنا.

يفضل بعض العلماء اتباع نهج نظرية الميمات memetic في هذا وخطوات أخرى في تطور النظام الغذائي البشري.

تدرس نظرية الميمات Memetics معدل انتشار وحدات المعلومات الثقافية المسماة ميم memes.

صاغ رتشارد دوكينز مصطلحه كقياس لمفهوم الجين الأكثر شيوعًا.

يمكن أن تكون الميم ، على سبيل المثال ، طريقة معينة لإشعال النار تجعل مستخدميها أكثر تكيفًا لاستخدام مصادر طعام معينة.

كقاعدة عامة ، ينتشر مثل هذا الميم في السكان إذا كان مفيدًا لشركات النقل الخاصة به.

تنتقل الميمات بين الأفراد عن طريق التعلم الاجتماعي ، والذي ، كما نعلم جميعًا ، كان بالتأكيد (ولا يزال) مهمًا جدًا في تطور النظام الغذائي البشري.

في الفقرات التالية ، سنراجع التطور البيولوجي والثقافي لأنظمة غذاء الإنسان ، ونختتم بثلاثة أمثلة للتطور الثقافي الذي أدى إلى تغيرات جينية في الإنسان العاقل.

الخطوات الأولى في السافانا

نشأت الأنواع الأولى من البشر منذ 10 إلى 7 ملايين سنة في أواخر العصر الميوسيني بإفريقيا. على وجه الخصوص ، يرجع تاريخ أناسي الساحل التشادي Sahelanthropus tchadensis ، وهو أقدم أنواع البشر الموصوفة حتى الآن ، إلى ما بين 7.2 و 6.8 مليون سنة.

من المحتمل أن البشر تطورت من سلف يشبه القرد يتسلق الأشجار ، والذي أصبح أحفاده تدريجيًا ذوات قدمين مع دماغ متضخم بشكل كبير.

لقد تغيرت الصورة العامة للتطور البشري بشكل كبير إلى حد ما في السنوات الأخيرة ، وتم اقتراح العديد من أشجار العائلة البديلة للأصول البشرية.


كان الوضع البيئي الرئيسي للتطور البشري هو المناخ الجاف التدريجي في أواخر العصر الميوسيني و Pliocene Africa.

استجاب البشر الأوائل للتغيير بمزيج من التكيفات البيولوجية والثقافية التي عززت معًا بقائهم وتكاثرهم في البيئة المتغيرة.

من المحتمل أن يتضمن هذا المركب التكيفي المشي على قدمين أكثر تعقيدًا ، والسلوك الاجتماعي المعقد ، وصنع الأدوات ، وزيادة حجم الجسم ، والتغيير التدريجي في النظام الغذائي.

جزئيًا ، أصبح التغيير في النظام الغذائي ممكنًا من خلال الأدوات الحجرية المستخدمة للتلاعب في المواد الغذائية. تعود أقدم الأدوات الحجرية المعروفة إلى 2.6 مليون سنة. من المؤكد أن تقنيات الأدوات الحجرية تم الحفاظ عليها ونشرها من خلال التعلم الاجتماعي ، ومن المحتمل جدًا أن يكون الشيء نفسه صحيحًا بالنسبة للتغييرات في أساليب البحث عن الطعام واختيار الطعام.

مصادر البيانات الرئيسية عن الباليوديات البشرية هي بقايا أسلاف الإنسان الأحفورية والمواقع الأثرية.

تسمح الحفريات المحفوظة جيدًا بإجراء تحليلات تفصيلية حول مورفولوجيا الأسنان والميكرو ، بالإضافة إلى استخدام تقنيات حمية العصر الحجري paleodietary التي تشمل تحليل النظائر المستقرة لكولاجين العظام وعاج الأسنان ، وكذلك الأباتيت المينا. تشمل الطرق الأخرى المفيدة والمطبقة على نطاق واسع مقارنات بين الحفريات والأنواع الموجودة مع مورفولوجيا الأسنان والأنظمة الغذائية المعروفة.

تكمن المشكلة الرئيسية في تحليل شكل الأسنان وتحليلات التآكل في أنها تشير إلى النوع السائد من النظام الغذائي بدلاً من تنوعه. وبالتالي ، من المفيد دائمًا الجمع بين معلومات الحفريات القديمة من العديد من المصادر.

قد توفر المواقع الأثرية معلومات قيمة عن حيوانات القمامة والأدوات ومناطق المدى المنزلي من البشر ، وكلها لها آثار على النظام الغذائي.
تم تركيز الكثير من الاهتمام مؤخرًا على تحليل النظائر المستقرة للعظام والكولاجين. تسمح هذه التقنيات بإجراء مقارنات بين الحيوانات التي تستهلك أنواعًا مختلفة من النظم الغذائية النباتية.

هذا أمر مهم ، لأن النبات نادرًا ما يظل متحجرًا ، لذا فإن نسبة الحيوانات في غذاء البشر الأوائل يتم تضخيمها بسهولة. في تحليل النظائر المستقرة ، قد يكون من الممكن التمييز بين الأنظمة الغذائية القائمة على نباتات C3 وتلك التي تعتمد بشكل أساسي على نباتات C4.

C3 و C4 هما مساران كيميائيان حيويان مختلفان لتثبيت الكربون في عملية التمثيل الضوئي. تميز النباتات التي تستخدم مسار التمثيل الضوئي C3 ضد 13 درجة مئوية ، ونتيجة لذلك ، استنفدت نباتات C3 بوضوح نسب 13 درجة مئوية / 12 درجة مئوية. على النقيض من ذلك ، فإن النباتات التي تستخدم مسار التمثيل الضوئي C4 تميز بدرجة أقل مقابل 13 درجة مئوية ، وبالتالي ، من الناحية النسبية ، يتم تخصيبها في 13 درجة مئوية. تتكيف نباتات C4 من الناحية الفسيولوجية بشكل أفضل مع ظروف الجفاف ودرجات الحرارة المرتفعة ، فضلاً عن الحد من النيتروجين ، من نباتات C3.

وبالتالي فمن المحتمل جدًا أن يكون المناخ الجاف في إفريقيا قد أدى إلى زيادة وفرة وتنوع نباتات C4 فيما يتعلق بنباتات C3.

لقد فصلت النظرة التقليدية عن البشر الأوائل إلى أوسترالوبيثيسينات التي كانت تعتبر في الغالب آكلة للفاكهة ، وأنواع من جنس الإنسان - أي Homo habilis و Homo erectus - الذين كانوا إما زبالين أو صيادين.


تم تحدي هذا الفصل التقليدي من خلال تقنيات حمية العصر الحجري paleodietary التي سلطت الضوء على أهمية التغييرات في تركيبة النظام الغذائي للنباتات الموضحة أعلاه.

في حين أن القردة الأجداد استمرت على ما يبدو في استغلال نباتات C3 الوفيرة في بيئات الغابات ، وسعت الأوسترالوبيثيسين نظامهم الغذائي ليشمل أطعمة C4 ، والتي سمحت لهم ، جنبًا إلى جنب مع المشي على قدمين ، باستعمار البيئة الإفريقية المفتوحة والموسمية بشكل متزايد.

من المحتمل جدًا أن يكون هذا الاختلاف الناشئ في النظام الغذائي قد ساهم في التنويع البيئي بين القردة والبشر ، وكان خطوة مهمة في التطور البشري. ربما تضمنت نباتات C4 التي تتغذى عليها الأوسترالوبيثيسين الأعشاب والرسديات ، على الرغم من أن الموضوع مثير للجدل إلى حد ما.

ومن المثير للاهتمام ، أن استخدام الحيوانات كمصادر غذائية قد يؤدي أيضًا إلى توقيع نظائر من النوع C4 ، إذا كانت الحيوانات المفترسة قد استهلكت نباتات C4. يعتقد العديد من الباحثين أن نسبة كبيرة من النظام الغذائي لأسترالوبيثيسينات والإنسان المبكر تتكون من مفصليات الأرجل (ربما النمل الأبيض إلى حد كبير) وبيض الطيور والسحالي والقوارض والظباء الصغيرة ، خاصة في موسم الجفاف.


حجم الدماغ والغذاء والنار

ارتبطت التغييرات التدريجية في النظام الغذائي بالتغيرات في حجم الجسم والتركيب التشريحي.

كما أشار روبرت فولي من جامعة كامبريدج ، فإن زيادة حجم الجسم قد يوسع المكانة الغذائية من خلال زيادة مساحة المنزل (وبالتالي توفير تنوع أكبر لمصادر الغذاء الممكنة) وتعزيز تحمل الأطعمة منخفضة الجودة.

يمكن للثدييات الكبيرة أن تعيش على الأطعمة منخفضة الجودة مقارنة بالثدييات الصغيرة. علاوة على ذلك ، فإن زيادة حجم الجسم يعزز التنقل والاحتفاظ بالحرارة ، وبالتالي قد يعزز القدرة على التكيف مع المناخات الأكثر برودة. تم تحقيق كل هذه الاحتمالات في سلالة البشر.

على وجه الخصوص ، يبدو أن أصل الإنسان المنتصب منذ حوالي 1.8 مليون سنة كان تحولًا تكيفيًا رئيسيًا في التطور البشري.

كان الإنسان المنتصب أكبر من أسلافه وكان على ما يبدو أول أنواع البشر التي تهاجر من إفريقيا.

كما أظهر أيضًا مستوى أعلى من الدماغ (حجم الجمجمة بالنسبة لحجم الجسم) مقارنة بأي نوع حي من الرئيسيات غير البشرية اليوم. زيادة حجم المخ ، بدورها ، ارتبطت بتغيير في النظام الغذائي.

ربما بدأت الزيادة في حجم المخ منذ حوالي 2.5 مليون سنة ، مع الانتقال التدريجي من أسترالوبيثكس إلى الإنسان.

بسبب متطلبات الطاقة العالية نسبيًا لأنسجة المخ ، كان لتطور حجم الدماغ البشري الكبير آثار مهمة على المتطلبات الغذائية لأنواع البشر.

وفقًا لفرضية الأنسجة باهظة الثمن ، التي اقترحتها ليزلي أيلو في عام 1995 مع جامعة كوليدج لندن وبيتر ويلر من جامعة ليفربول جون مورس ، فإن التكاليف المرتفعة للأدمغة البشرية الكبيرة مدعومة جزئيًا بالنظم الغذائية الغنية بالطاقة والمغذيات والتي في معظم الحالات تشمل اللحوم.

تبع زيادة استخدام نباتات C4 تدريجيًا زيادة استهلاك اللحوم ، سواء أكان ذلك مكسوراً أم صيداً. ساهمت عدة عوامل في زيادة توافر اللحوم.

أولاً ، بدأت أنظمة السافانا البيئية ذات الخصائص الحديثة المتعددة بالانتشار منذ حوالي 1.8 مليون سنة.

استفاد هذا من ذوات الحوافر في شرق إفريقيا ، مما زاد من الوفرة وتنوع الأنواع.
بالنسبة للحيوانات المفترسة العليا مثل الإنسان المنتصب ، أتاح ذلك المزيد من إمكانيات الصيد والنبش.

يبدو أن النظام الغذائي للإنسان المنتصب قد اشتمل على لحوم أكثر من تلك الموجودة في الأسترالوبيثيسينات ، والإنسان المبكر.

من المحتمل أن يكون الإنسان المنتصب قد اكتسب جثث الثدييات عن طريق الصيد والقمامة.

تظهر الأدلة الأثرية أن الإنسان المنتصب استخدم أدوات حجرية وربما كان لديه اقتصاد بدائي للصيد والتجميع. كانت الأدوات الحجرية الحادة مهمة لأنها يمكن أن تقطع من خلال الجلد وبالتالي تسمح بالوصول إلى اللحوم.

كما أتاحت هذه الأدوات أيضًا الأنسجة مثل نخاع العظام أو المخ. يبدو أن زيادة الوصول إلى الأطعمة الحيوانية قد وفرت المستويات المتزايدة من الأحماض الدهنية التي كانت ضرورية لدعم التطور السريع لدماغ الإنسان.

كما جادل ريتشارد رانجهام بشكل مقنع ، كان لتدجين النار تأثير كبير على النظام الغذائي لأسلافنا.

يمكن استخدام النار في الصيد التعاوني وطهي اللحوم والنباتات.

وفقًا لسجلات أحافير أسلاف الإنسان ، ربما ظهر الطعام المطبوخ بالفعل منذ 1.9 مليون سنة ، على الرغم من أن الأدلة الموثوقة على الاستخدام المتحكم فيه للنار لا تظهر في السجل الآثاري إلا بعد 400000 عام.

ربما بدأ الاستخدام الروتيني للنار منذ حوالي 50000 إلى 100000 عام. كان للاستخدام المنتظم للنار تأثير كبير على النظام الغذائي للإنسان المنتصب والأنواع اللاحقة ، بما في ذلك الإنسان العاقل.
على سبيل المثال ، طهي درنات السافانا والأطعمة النباتية الأخرى يلينها ويزيد من طاقتها وتوافرها الحيوي للمغذيات.

في شكلها الخام ، لا يتم امتصاص النشا في الجذور والدرنات في الأمعاء وتمر عبر الجسم على شكل كربوهيدرات غير قابلة للهضم.

يزيد الطهي من الجودة الغذائية للدرنات عن طريق توفير المزيد من طاقة الكربوهيدرات للعمليات البيولوجية.

كما أنه يقلل من خطر الإصابة بالعدوى الميكروبية.

وهكذا ، أدى استخدام النار إلى توسيع نطاق الأطعمة المحتملة للإنسان الأوائل بشكل كبير. ليس من المستغرب أن يتزامن انتشار جنسنا البشري إلى جميع القارات الرئيسية مع بداية الاستخدام الروتيني للنار.

من الناحية النسبية ، يبدو أن استهلاك اللحوم قد بلغ ذروته مع الأنواع الشقيقة Homo neanderthalensis.

كما أشار مات سبونهايمر وجوليا أ. لي-ثورب من جامعة روتجرز وجامعة كيب تاون ، على أساس أدلة واسعة النطاق ، "لا شك في أن إنسان نياندرتال استهلك كميات كبيرة من الأطعمة الحيوانية".

تهيمن بقايا ثدييات كبيرة إلى متوسطة الحجم على مواقع إنسان نياندرتال. ربما كان إنسان نياندرتال يصطاد ويبحث عن جثث الثدييات. ربما ، بشكل غير رومانسي ، كان لديهم تفضيل للحيوانات الفريسة الصغيرة عند الصيد.

وفي المناطق الشمالية التي استعمرها إنسان نياندرتال ، ربما لم تكن هناك منافسة على الجثث المجمدة.

ومع ذلك ، فإن السيطرة على النار من قبل إنسان نياندرتال (والإنسان الحديث القديم) سمح لهم بإذابة واستخدام مثل هذه الجثث.

ثورة الكربوهيدرات

بدأت الثورة الزراعية أو العصر الحجري الحديث ، وهي تحول تدريجي نحو تدجين النبات والحيوان ، منذ حوالي 12000 عام.

بالنسبة لجنسنا البشري ، كان هذا الابتكار الثقافي يعني ، من بين أشياء أخرى كثيرة ، أن نسبة الكربوهيدرات في نظامنا الغذائي زادت بشكل كبير.

تمثل حبوب الحبوب حوالي 35 في المائة من مدخول الطاقة للمجتمعات التي تعتمد على الصيد والجمع ، في حين أنها تشكل نصف مدخول الطاقة في المجتمعات الزراعية الحديثة - على سبيل المثال ، في الشباب الفنلنديين (انظر الشكل 6).

تضمنت ثورة العصر الحجري الحديث أيضًا تدجين الثدييات ، والتي ضمنت في ظروف مواتية إمدادًا ثابتًا باللحوم وغيرها من مصادر البروتين الحيواني.

على الرغم من أن النار ربما لعبت دورًا في الاستخدام المبكر للكربوهيدرات ، إلا أن التحول الكبير في النظام الغذائي الناجم عن تدجين النبات له جذوره في التفاعل بين التغيير الثقافي والتطور البيولوجي.

الكربوهيدرات ذات المذاق الحلو غنية بالطاقة وبالتالي فهي حيوية للبشر.

كانت الكربوهيدرات شحيحة في بيئة مجموعات الصيادين والجامعين في العصر الحجري القديم ، ولذلك كان من المهم إيجاد الأطعمة الحلوة وتذوقها بشكل فعال.

عند تناولها ، تتحلل البوليمرات الكبيرة مثل النشا جزئيًا بواسطة إنزيم الأميليز في الفم وتنقسم إلى السكريات ، والتي قد يكون طعمها الحلو بمثابة إشارة لتحديد مصادر الطعام المغذية.

(من المثير للاهتمام أن نلاحظ أن ذبابة الفاكهة Drosophila melanogaster تدرك نفس المركبات مثل الحلوة التي نقوم بها).

في وقت لاحق ، في الزراعة في العصر الحجري الحديث ، والتي تحول خلالها البشر إلى استهلاك نظام غذائي غني بالنشا ، أصبح دور إنزيم الأميليز في الجهاز الهضمي أكثر أهمية في تكسير النشا.

الأميليز اللعابي هو تطور حديث نسبيًا نشأ لأول مرة من جين أميلاز البنكرياس الموجود مسبقًا.

أدى تكرار جين الأميليز البنكرياس الأسلاف إلى تطوير خصوصية اللعاب بشكل مستقل في كل من القوارض والرئيسيات ، مما يؤكد أهميته في الهضم.

بالإضافة إلى ذلك ، يمنحنا علم الأحياء الجزيئي فكرة جديدة حول كيفية استخدام التطور لتغيرات عدد النسخ (CNVs ، والتي تشمل عمليات الحذف والإدخال والازدواج والمتغيرات المعقدة متعددة المواقع) كمصادر للتنوع الجيني والظاهري ؛ كان يُعتقد أن تعدد الأشكال أحادي النوكليوتيدات (SNPs) لها هذا الدور وحده.

قد تتضمن CNVs أيضًا مكاسب أو خسائر معقدة للتسلسلات المتجانسة في مواقع متعددة في الجينوم ، ويمكن أن تشتمل المتغيرات الهيكلية على ملايين النيوكليوتيدات مع عدم تجانس يتراوح من كيلوبايت إلى قواعد كبيرة في الحجم.

وجدت تحليلات اختلاف عدد النسخ في جين الأميليز اللعابي البشري (Amy1) أن رقم النسخ مرتبط بمستوى البروتين وأن السكان المعزولين الذين يتبعون نظامًا غذائيًا عالي النشا لديهم نسخ أكثر من Amy1.

علاوة على ذلك ، فإن رقم النسخة والنظام الغذائي لا يشتركان في أصل مشترك ؛ خلقت النظم الغذائية المحلية اختيارًا إيجابيًا قويًا على اختلاف عدد نسخ الأميليز ، وقد يكون هذا الاكتساح التطوري متزامنًا مع التغيير الغذائي خلال المراحل المبكرة من الزراعة في جنسنا البشري.

من المثير للاهتمام أن نلاحظ أن تباين عدد النسخ يبدو أنه قد زاد في تطور سلالة الإنسان: مستويات البروتين اللعابي أعلى بنحو ستة إلى ثمانية أضعاف في البشر منها في الشمبانزي وفي البونوبو ، والتي غالبًا ما تكون آكلة للحيوان وتستهلك القليل من النشا مقارنة إلى البشر.

الانتقال إلى منتجات الألبان

مثال كلاسيكي على التطور المشترك للثقافة الجينية هو استدامة اللاكتيز (LP) في البشر البالغين. يحتوي الحليب على سكر يسمى اللاكتوز ، والذي يجب هضمه بواسطة إنزيم اللاكتاز قبل أن يتم امتصاصه في الأمعاء.

تعد القدرة على هضم الحليب عند البالغين (تحمل اللاكتوز) أمرًا شائعًا بين سكان شمال أوروبا حيث يُفترض أن السكان القدامى استخدموا منتجات الألبان كمصدر للطاقة للبقاء على قيد الحياة في الشتاء البارد والظلام ، بينما في جنوب أوروبا ومعظم آسيا ، يشربون غالبًا ما يؤدي الحليب بعد الطفولة إلى مشاكل في الجهاز الهضمي.

إذا كانت الأمعاء غير قادرة على تكسير اللاكتوز إلى الجلوكوز والجالاكتوز - بسبب نقص إنزيم اللاكتاز أو إنزيم اللاكتاز فلوريزين هيدرولاز (LPH) ، الموجود عادة في الزغابات المعوية للأمعاء الدقيقة ، فإن العملية البكتيرية للاكتوز تسبب الإسهال والانتفاخ و انتفاخ البطن الذي يمكن أن يؤدي إلى جفاف مميت عند الرضع.

من ناحية أخرى ، يوفر الحليب للبالغين مصدرًا غنيًا بالسوائل للطاقة دون تلوث بكتيري ، مما يعزز بقائهم ولياقتهم.

لذلك ، في الماضي ، أدى النمط الظاهري لاستدامة اللاكتيز بلا شك إلى زيادة النجاح التناسلي النسبي لناقلاته.
تُظهر النتائج الحديثة للبيولوجيا الجزيئية أن تعدد الأشكال أحادي النوكليوتيدات الذي يجعل السكان المعزولين لاكتاز ثابتًا كان "من بين أقوى إشارات الانتقاء التي تم العثور عليها حتى الآن لأي جين في الجينوم".

ظهرت استدامة اللاكتيز بشكل مستقل منذ حوالي 10000 إلى 6000 سنة في أوروبا والشرق الأوسط ، وهما منطقتان لهما تاريخ مختلف في التكيف مع استخدام الحليب.

أقدم دليل تاريخي على استخدام الماشية كمزود للحليب يأتي من مصر القديمة وبلاد ما بين النهرين ويعود تاريخه إلى الألفية الرابعة قبل الميلاد. لا تزال هناك حتى اليوم مناطق شاسعة من وسط إفريقيا وشرق آسيا بدون أي تقليد للحلب ، والعديد من البالغين في هذه البلدان غير قادرين من الناحية الفسيولوجية على امتصاص اللاكتوز. لم يشرب الرومان القدماء الحليب ، وهذا ينعكس في فسيولوجيا أحفادهم في البحر المتوسط ​​اليوم.

جاء الدليل الأول على SNP كعامل مسبب في LP من مجموعة من العائلات الفنلندية.

كشف تحليل النمط الفرداني لتسع عائلات فنلندية ممتدة أن متغير الحمض النووي (C / T-13910) يقع في عنصر المحسن في الجزء العلوي من جين اللاكتاز المرتبط تمامًا بعدم تحمل اللاكتوز ، ولأنه لوحظ في مجموعات سكانية ذات صلة بعيدة ، اقترح أن هذا البديل كان قديمًا جدًا.

في وقت لاحق تبين أن هذا الأليل ظهر بشكل مستقل في مجموعتين مقيدين جغرافيًا في جبال الأورال والقوقاز ، المرة الأولى بين 12000 و 5000 سنة مضت والمرة الثانية 3000 إلى 1400 سنة. ومع ذلك ، فإن التجمعات السكانية في المملكة العربية السعودية التي لديها معدل انتشار مرتفع للـ LP لديها نوعان مختلفان تم تقديمهما بالاشتراك مع تدجين الجمل العربي منذ حوالي 6000 عام.

في إفريقيا ، أنتج المسح الانتقائي القوي لاستدامة اللاكتيز ثلاثة أشكال جديدة من النيوكلوتايد منذ حوالي 7000 عام في التنزانيين والكينيين والسودانيين ، مما يعكس تطورًا متقاربًا خلال نوع مماثل من تدجين الحيوانات واستهلاك حليب البالغين.

تشير كل هذه الحقائق إلى وجود ضغط اختيار إيجابي قوي في مجموعات معزولة في أوقات مختلفة لإدخال تحمل اللاكتوز ، وقد حدث ذلك من خلال العديد من الطفرات المستقلة ، مما يعني التكيف مع أنواع مختلفة من ثقافة الحلب.

كانت استدامة اللاكتيز غير موجودة عمليًا في المزارعين الأوروبيين الأوائل ، بناءً على تحليل الهياكل العظمية البشرية من العصر الحجري الحديث ، ولكن عندما بدأت زراعة الألبان في أوائل العصر الحجري الحديث ، ارتفع تواتر أليلات ثبات اللاكتيز بسرعة في ظل الانتقاء الطبيعي المكثف.

يبدو أن التحول الثقافي نحو زراعة الألبان أدى إلى التطور السريع لتحمل اللاكتوز ، مما يجعله أحد أقوى الأدلة على التطور المشترك للثقافة الجينية في البشر المعاصرين. بعبارة أخرى ، كان لميم الحلب متغيرات محلية ، والتي انتشرت بسرعة بسبب الآثار الإيجابية التي أحدثتها على ناقلاتها.

ومع ذلك ، يجب أن نضع في اعتبارنا أن نسخ الجين يخضع لتنظيم معقد ، كما هو الحال بالنسبة لمتغير C / T -13910: فهو يحتوي على عنصر مُحسِّن يمكن من خلاله أن تساهم العديد من عوامل النسخ في تنظيم جين اللاكتيز في الأمعاء.

بالإضافة إلى ذلك ، يبدو أن تحمل اللاكتوز في البشر وترددات جينات بروتين الحليب في الماشية قد تطورت أيضًا.

عندما تمت دراسة الاختلاف الجغرافي في الجينات المشفرة لأهم بروتينات الحليب في عدد من سلالات الماشية الأوروبية وانتشار تحمل اللاكتوز في أوروبا ، ارتبط التنوع الكبير في جينات الحليب جغرافيًا بتسامح اللاكتوز في الأوروبيين المعاصرين ومع مواقع مواقع تربية الماشية من العصر الحجري الحديث في أوروبا (انظر الشكل 7).

يشير هذا الارتباط إلى وجود تطور مشترك في الثقافة الجينية بين الماشية والثقافة البشرية مما أدى إلى قطعان أكبر مع توزيع أوسع لتكرار الجينات ، مما أدى إلى اختيار زيادة إنتاج الحليب وتغيير تكوين بروتينات الحليب الأكثر ملاءمة لتغذية الإنسان.

في المستقبل ، سوف نعرف المزيد عن التطور الجغرافي لـ LP ، حيث أصبح من الممكن بسرعة تكوين تكوين وراثي لأعداد كبيرة من الأفراد الذين يؤويون أشكالًا متعددة مرتبطة بتسامح اللاكتوز تنتج أعراضًا معدية معوية مختلفة بعد تناول اللاكتوز.

ما زلنا نتطور

كما هو موضح أعلاه ، فإن التغييرات المستندة إلى الثقافة في النظام الغذائي (والتي يمكن أن تسمى الميمات) قد ولّدت بشكل متكرر ضغوطًا انتقائية في التطور البيولوجي البشري ، كما هو موضح على سبيل المثال من خلال تعدد أشكال النوكليوتيدات المنفردة لاستدامة اللاكتيز وتغير رقم نسخ الأميليز.

حدثت عمليات المسح الانتقائية هذه منذ 10000 إلى 6000 عام عندما بدأ تدجين الحيوانات والنباتات ، مما يشير إلى الانتقال من العصر الحجري القديم إلى العصر الحجري الحديث.

قبل ذلك بكثير ، ارتبطت التغيرات الجينية بالتأكيد بالتغيرات الغذائية لأسترالوبيثيسينات والإنسان المنتصب.

ماذا عن المستقبل؟ هل يمكننا ، على سبيل المثال ، رؤية أي ضغط اختيار في مواقع القابلية للإصابة بالأمراض المرتبطة بالنظام الغذائي؟ يبدو أن الإجابة نعم.

تم اقتراح خطر الإصابة بمرض السكري من النوع الثاني (T2D) ليكون هدفًا للانتقاء الطبيعي لدى البشر حيث أن له تأثيرات قوية على التمثيل الغذائي وإنتاج الطاقة ، وبالتالي على بقاء الإنسان ولياقته.

كشفت دراسات الارتباط على مستوى الجينوم والخالية من الفرضيات عن متغير لجين عامل النسخ 7 الشبيه (TCF7L2) الذي يمنح خطر الإصابة بالـ T2D. في وقت لاحق ، في الفنلنديين ، أدت دراسة T2D مماثلة على مستوى الجينوم إلى زيادة عدد المتغيرات بالقرب من TCF7L2 إلى 10.

عند تحسين تأثيرات المتغيرات الجينية TCF7L2 على T2D ، تم تحديد متغير جديد من نفس الجين الذي تم اختياره في سكان شرق آسيا وأوروبا وغرب إفريقيا.

ومن المثير للاهتمام أن هذا المتغير اقترح ارتباطًا مع كل من مؤشر كتلة الجسم وتركيزات اللبتين والجريلين ، هرمونات الشبع بالجوع التي نشأت تقريبًا أثناء الانتقال من ثقافة العصر الحجري القديم إلى العصر الحجري الحديث.

دعماً للفكرة القائلة بأن الاختيار هو عملية مستمرة في التكيف الفسيولوجي البشري ، أظهر تحليل العينات في جميع أنحاء العالم من السكان أن المواقع المرتبطة بخطر T2D قد شهدت اختيارًا إيجابيًا مؤخرًا ، في حين أظهرت القابلية للإصابة بمرض السكري من النوع الأول القليل من الأدلة على كونها تحت الانتقاء الطبيعي.

في المستقبل القريب ، ستزيد عمليات المسح على مستوى الجينوم للاختيارات الإيجابية الأخيرة من فهمنا للتطور المشترك بين الجينوم القديم والنظام الغذائي في مجموعات سكانية مختلفة ، مما يؤدي إلى مشاكل في الصفات الغذائية الحديثة.

كما تم اقتراحه هنا ، من المرجح أن يكون هذا الفهم أكثر دقة بكثير من نهج "الصياد - الجمع - الجينات - التقاء - الوجبات السريعة" البسيط الذي كثيرًا ما يطرح.