Краткая история всех, кто когда-либо жил. История человечества, рассказанная через наши гены - Адам Резерфорд

От рождения все люди имеют фермент лактазу, который кодируется геном LCT и расщепляет молочный сахар лактозу. Клетки выстилки желудка выделяют лактазу, расщепляющую лактозу на два более простых сахара – глюкозу и галактозу (биологи не всегда задумываются над тем, чтобы придумать веществам изящные имена).

На протяжении большей части человеческой истории фермент лактаза был активен только у маленьких детей. После отнятия ребенка от груди активность гена резко снижалась, и в результате большинство взрослых людей не могли переваривать молоко. В отсутствие лактазы или при ее недостаточности лактоза не расщепляется в тонкой кишке и попадает в толстую кишку, где содержатся бактерии, которые ее расщепляют и ферментируют с образованием газов. Это приводит к вздутию живота и скоплению кишечных газов, что, в свою очередь, способствует повышению давления в кишечнике и вызывает диарею и другие неприятные симптомы. Такое состояние называется непереносимостью лактозы. Оно, безусловно, неприятно, но вовсе не смертельно, и знакомо многим взрослым людям, которые выпили молока. Вот почему большинство людей его не пьет.

Исключение составляют выходцы из Европы. В их организме лактаза продолжает работать на протяжении всей жизни. Это необычное явление называется усвояемостью лактозы, и хотя для нас чай с молоком или даже целая кружка какао вполне привычные напитки, мы с вами – редкое исключение. Кроме европейцев, активную лактазу во взрослом возрасте сохраняют лишь представители некоторых народов Африки, Юго-Восточной Азии и Среднего Востока. Но у большинства современных людей молоко вызывает нарушение работы кишечника, о чем я уже говорил.

Генетические основы этого явления хорошо изучены. Способность переваривать молоко во взрослом возрасте связана с некоторыми изменениями ДНК в гене лактазы и вокруг него. У большинства британцев и жителей северных и западных регионов Европы (а также у выходцев из этих областей) примерно за 13 тысяч знаков до начала гена лактазы произошла замена основания C на основание T. Такие мутации происходят достаточно часто, но в данном конкретном случае наши лингвистические метафоры для объяснения законов генетики никак не подходят. Обычно читатель надеется, что все главы, параграфы и предложения книги подчинены общей идее, а каждое предложение вытекает из предыдущего. Однако в генетике гены могут оказывать непосредственное влияние на соседние гены, но бывает и так, что они влияют на гены, расположенные очень-очень далеко на той же или даже на другой хромосоме. Предложение, расположенное в тексте за 13 тысяч знаков до этого места, не имеет никакого смысла, и я бы попросил вас не обращать на него внимания, однако с геномом все по-другому. За 13 тысяч нуклеотидов до начала гена лактазы находится участок ДНК, контролирующий активность этого гена, и мутация в отдаленном контролирующем центре в большинстве случаев как раз и обеспечивает способность взрослых людей пить молоко. Изучая эти и другие минорные вариации на «контролирующем» участке ДНК и сравнивая такие участки в геномах разных людей, можно предположить, что мутация произошла за 5000–10 000 лет до начала нашей эры. Сохранение этого гена наряду с некоторыми другими генетическими элементами в виде единого кластера означает, что естественный отбор благоприятствовал развитию способности переваривать молоко.

И если этот ген не дает каких-либо других преимуществ, кроме как возможность пить молоко (а никаких других реальных преимуществ мы не видим), эволюция могла благоприятствовать его распространению в популяции только при наличии постоянного источника свежего молока. И поэтому данная ситуация рассматривается как классический пример закрепления культурных традиций в геноме – совместной эволюции генов и культуры в тех сообществах, где люди пили молоко домашних животных. Кажется очевидным, какие преимущества получает человек при наличии молока и способности его переваривать, однако это всего лишь догадки. Одно возможное преимущество – постоянное наличие питательного продукта, другое – независимость от сезонных циклов созревания урожая.

Примерно 6000 лет назад молоко стало частью неолитической диеты. Осколки посуды, обнаруженные в Румынии, Турции и Венгрии, сохранили следы спекшейся жидкости, которые были проанализированы с помощью хроматографии в лаборатории Ричарда Эвершеда в Университете Бристоля. В очень длинной трубке, заполненной инертным газом, например гелием, компоненты такой смеси можно разделить на отдельные молекулы, движущиеся с разной скоростью, и идентифицировать при помощи контрольных образцов. И хотя горшки были засыпаны землей на протяжении нескольких тысяч лет, в них были обнаружены молочные жиры. Очевидно, в этой посуде хранили молоко.

Примерно в 5500-х годах до н. э. люди научились делать сыр. В Польше были обнаружены глиняные дуршлаги и сита, напоминающие современные, а в 2012 году из этой древней посуды были извлечены показательные образцы. В плохо отмытой посуде вновь были найдены следы молочных жиров. Сыр – странный продукт, и странно, что мы его едим (вообще говоря, это испорченное молоко). Но производство сыра, возможно, было первым изобретенным человеком способом консервирования, и хранить ценный питательный продукт в твердом виде было весьма разумно (скорее всего, древний сыр больше походил на моцареллу, чем на стилтон). Мы знаем, что много позже римляне ели козий и овечий сыр, а крупный рогатый скот в основном использовали как тягловую силу. Однако римляне писали, что германские и британские народы любили пить молоко.

Немытой посуды, пролежавшей в земле несколько тысячелетий, найдено не очень много, так что для проникновения в тайны прошлого нам нужны другие подсказки. Усвояемость лактозы теперь широко распространена среди европейцев (заметим, что у африканцев и жителей Среднего Востока эта способность обеспечивается другими мутациями, которые, вероятно, имеют иное происхождение), но когда-то, примерно 8000 лет назад, все было иначе. Так что возникает вопрос, в какой момент возникла и как распространялась эта способность.

В 2007 году ученые из Англии и Германии совместными усилиями извлекли останки древних людей из восьми могильников на территории Восточной Германии, Венгрии, Литвы и Польши. Возраст этих людей составлял от 5000 до 5800 лет. Люди, жившие на территории Германии, занимались горшечным ремеслом и вели сельское хозяйство, возможно, перейдя к этому роду деятельности одними из первых в Северной Европе. Из их зубов, ребер и других костей ученые извлекли ДНК. Никто из этих ребят не имел мутации, позволяющей переваривать молоко.

Таким образом, генетические и археологические данные в совокупности позволяют грубо определить временные рамки начала разведения молочных пород животных. Конечно, они приблизительны, но такова природа прошлого – поистине чужой для нас территории. Еще труднее определить, где началось разведение молочных пород животных.

Трудно, но не невозможно. Марк Томас из Университетского колледжа Лондона уже много лет занимается этим вопросом (а также раскрытием других детективных историй из прошлого). В 2009 году на основании археологических и генетических данных он создал компьютерную модель, своеобразный статистический пазл, из которого воссоздал достаточно четкую картину появления молочного производства. Распределение гена лактазы у населения северо-западных областей Европы, включая Скандинавию и Ирландию, показывает, что эта сфера человеческой деятельности зародилась где-то здесь. Также есть гипотеза, что одним из эволюционных преимуществ употребления молока было получение дополнительного количества витамина D, которого не хватает жителям северных регионов: потребление молока может компенсировать отсутствие солнца.