Een nieuwe studie suggereert dat de oorsprong van de liefde van de mensheid voor koolhydraten is onthuld

Meld u aan voor de wetenschapsnieuwsbrief Wonder Theory van CNN. Verken het universum met nieuws over fascinerende ontdekkingen, wetenschappelijke vooruitgang en meer.

CNN
—

De oorsprong van de al lang bestaande liefdesrelatie van de moderne mens met koolhydraten kan dateren van vóór ons bestaan ​​als soort, zo blijkt uit een nieuwe studie.

Het ooit dominante stereotype van oude mensen die mammoetsteaks en andere stukken vlees aten, hielp het idee te promoten van een eiwitrijk dieet dat nodig was om een ​​significante hersenontwikkeling te stimuleren.

Maar archeologisch bewijsmateriaal van de afgelopen jaren heeft dat standpunt in twijfel getrokken, wat suggereert dat mensen lang geleden een voorliefde voor koolhydraten ontwikkelden, door dingen als knollen en ander voedsel te grillen dat beladen was met zetmeel dat ooit aanwezig was. Het wordt gedetecteerd door bacteriën te analyseren nestelde zich in de tanden.

Nieuw onderzoek gepubliceerd in het tijdschrift wetenschappen Donderdag presenteert hij het eerste genetische bewijs voor vroege koolhydraatrijke diëten. Wetenschappers hebben de evolutie gevolgd van een gen dat mensen in staat stelt zetmeel gemakkelijker te verteren door het af te breken tot eenvoudige suikers die ons lichaam voor energie kan gebruiken. Uit het onderzoek bleek dat deze genen zich lang vóór de komst van de landbouw vermenigvuldigden.

Deze expansie kan honderdduizenden jaren teruggaan, lang voordat onze soort, de Homo sapiens of zelfs de Neanderthalers, als afzonderlijke menselijke afstammingslijnen naar voren kwamen.

Onderzoekers van het Jackson Laboratory in Farmington, Connecticut, en de Universiteit van Buffalo in de staat New York, analyseerden de genomen van 68 oude mensen. Het onderzoeksteam concentreerde zich op een gen genaamd AMY1, waarmee mensen complexe koolhydraatzetmeelsoorten in de mond kunnen identificeren en afbreken door het enzym amylase te produceren. Zonder amylase zouden mensen geen voedsel zoals aardappelen, pasta, rijst of brood kunnen verteren.

Mensen hebben tegenwoordig meerdere exemplaren van dit gen, en het aantal varieert van persoon tot persoon. Het is voor genetici echter moeilijk geweest om in kaart te brengen hoe en wanneer het aantal van deze genen toenam – een weerspiegeling van het moment waarop het eten van zetmeel waarschijnlijk gunstig zou worden voor de menselijke gezondheid.

“De belangrijkste vraag die we probeerden te beantwoorden is: wanneer vond deze duplicatie plaats. Daarom zijn we begonnen met het bestuderen van oude genomen”, zegt eerste auteur Fayza Yilmaz, een computerwetenschapper aan het Jackson Laboratory.

“Eerdere onderzoeken tonen aan dat er een verband bestaat tussen het aantal AMY1-kopieën en de hoeveelheid amylase die in ons speeksel vrijkomt. We wilden begrijpen of dit een gebeurtenis was die overeenkomt met de komst van de landbouw.” zei ze.

Het team ontdekte dat jager-verzamelaars – wier levensstijl dateerde van vóór de landbouw – 45.000 jaar geleden gemiddeld vier tot acht exemplaren van AMY1 hadden, wat erop wijst dat Homo sapiens een voorliefde voor zetmeel had lang voordat de domesticatie van gewassen vorm kreeg. Menselijke diëten.

Het onderzoek onthulde ook een duplicatie van het AMY1-gen in de genomen van Neanderthalers en Denisovans. Uitgestorven mensachtigen Het werd voor het eerst ontdekt in 2010 en er is relatief weinig over bekend. De aanwezigheid van meerdere kopieën van het gen bij drie menselijke soorten geeft aan dat het een gemeenschappelijk kenmerk was van een gemeenschappelijke voorouder, voordat de verschillende geslachten zich splitsten, aldus het onderzoek.

Deze ontdekking betekent dat oude mensen 800.000 jaar geleden meer dan één exemplaar van AMY1 hadden.

Het is niet precies duidelijk wanneer de initiële replicatie van AMY1 plaatsvond, maar deze vond waarschijnlijk willekeurig plaats. Het bestaan ​​van meer dan één kopie creëerde een genetische kans die mensen het voordeel gaf zich aan te passen aan nieuwe diëten, vooral die die rijk zijn aan koolhydraten, omdat ze met verschillende omgevingen te maken kregen.

Uit de analyse bleek ook dat het aantal exemplaren van AMY1 dat een mens bij zich draagt ​​de afgelopen 4000 jaar sterk is toegenomen, waarschijnlijk in de hand gewerkt door natuurlijke selectie, omdat mensen zich hebben aangepast aan een zetmeelrijk dieet als gevolg van een verschuiving van een jager-verzamelaarslevensstijl naar landbouw en graan. -groeiend. .

Taylor Hermes, assistent-professor bij de afdeling Antropologie aan de Universiteit van Arkansas, zei dat de studie “overtuigend bewijs leverde” over hoe de moleculaire machinerie evolueerde om moeilijk verteerbare zetmeelsoorten om te zetten in beter toegankelijke suikers bij mensen. Neem deel aan onderzoek.

Bovendien ondersteunt het nieuwe onderzoek de opkomende theorie dat het koolhydraten zijn, en niet eiwitten, die zorgen voor de energieboost die nodig is om de menselijke hersengrootte in de loop van de tijd te vergroten.

“De onderzoekers ontdekten dat het aantal kopieën van het amylase-gen toeneemt, wat leidt tot een groter vermogen tot afbraak “Zetmeel verscheen mogelijk al honderdduizenden jaren voordat Neanderthalers en Denisovans meer geloof hechtten aan het idee dat zetmeel wordt gemetaboliseerd tot eenvoudige suikers om de zich snel ontwikkelende hersenontwikkeling tijdens de menselijke evolutie te stimuleren,” zei Hermes.

“Hoewel ik van mening ben dat verder testen op oude menselijke genomen van hoge kwaliteit gerechtvaardigd is, was ik verrast dat de auteurs meerdere kopieën van amylasegenen konden detecteren in eerder gepubliceerde genomen van Neanderthalers en Denisovans,” voegde Hermes eraan toe. “Dit toont aan hoe belangrijk het is om door te gaan met het ontginnen van de genomen van onze menselijke voorouders om belangrijke medische en fysiologische gegevens te verkrijgen.”

Christina Warriner, assistent-professor sociale wetenschappen en antropologie aan Harvard, zei dat het moeilijk te begrijpen is hoe individuele genen in de loop van de tijd variëren tussen populaties, en de studie is ‘zeer indrukwekkend’.

“We weten dat trofische verschuivingen een centrale rol speelden in de menselijke evolutie, maar het reconstrueren van deze gebeurtenissen die duizenden, honderdduizenden en zelfs miljoenen jaren geleden plaatsvonden is ontmoedigend”, zegt Wariner, die niet bij het onderzoek betrokken was. .

“Het genomische onderzoek van deze studie helpt eindelijk de timing van enkele van die belangrijke mijlpalen vast te stellen, en onthult verleidelijke aanwijzingen over de lange liefdesrelatie van de mensheid met zetmeel.”