Как человек стал алкоголиком

 

Фотография: iStockphoto

 | 

 

Наши предки пристрастились к алкоголю, как только слезли с деревьев

 

 

Историю взаимоотношений человека с алкоголем проследили ученые. Оказалось, эффективно расщеплять этиловый спирт научились еще наши далекие предки благодаря одной мутации, которая возникла 10 млн лет назад.

Человек пристрастился к алкоголю задолго до того, как стал его производить, даже задолго до того, как стал человеком. Способность перерабатывать алкоголь уходит корнями в очень далекое прошлое: она возникла у наших обезьяноподобных предков еще 10 млн лет назад, пишут ученые в статье в журнале PNAS.

В медицине есть такая тенденция – объяснять болезни цивилизации тем, что человек генетически не приспособлен к современному образу жизни. Например, у человека просто не было времени приспособить свой метаболизм к потреблению большого количества сахара. В результате за сладкую жизнь он расплачивается ожирением, гипертонией и диабетом. Казалось бы, болезни, вызванные алкоголем, могут возникать по той же причине – из-за генетической неприспособленности организма.

Согласно историческим представлениям, алкоголь не входил в «палеолитическую диету», не было его также и в рационе предков человека. Он появился тогда, когда человек освоил земледелие и встал перед необходимостью запасать пищу впрок.

Предполагают, что технология сбраживания пищи для ее сохранения появилась около 9 тыс. лет назад.

По другой гипотезе, алкоголь могли перерабатывать приматы еще 80 млн лет назад. Они питаются плодами, а в переспелых плодах заводятся дрожжи, которые, так же как и при изготовлении вина, сбраживают сахар в спирт. Поедая переспелые плоды, приматы потребляют алкоголь.

Команда под руководством профессора Стивена Беннера, специалиста по синтетической жизни, создавшего Фонд прикладной молекулярной эволюции (FRAME), попыталась в этом разобраться и понять, сколько времени было у человека на то, чтобы его метаболизм адаптировался к потреблению алкоголя.

Этиловый спирт – этанол – расщепляется в печени. Основные ферменты его метаболизма – это алкогольдегидрогеназа, которая превращает молекулу этанола в молекулы ацетальдегида, и альдегиддегидрогеназа, расщепляющая ацетальдегид до уксуса и воды.

Чтобы найти ответ на вопрос,

ученые проследили судьбу фермента алкогольдегидрогеназы класса IV (ADH4) в эволюции приматов на протяжении 70 млн лет.

Они не просто изучили, как изменялся фермент, они протестировали его у современных приматов на эффективность по отношению к этанолу и вычислили его активность у древних вымерших видов. Оказалось, что почти все ферменты у приматов до какого-то момента их эволюции не могли расщеплять этанол, хотя могли расщеплять некоторые другие спирты.

Последний общий предок человека и орангутана был не способен перерабатывать этанол из пищи. Ситуация радикально меняется в момент отделения ветви орангутанов от ветви шимпанзе, гориллы и человека. У общего предка шимпанзе, гориллы и человека фермент ADH4, как показали ученые, расщеплял этанол в 40 раз эффективнее, чем у более ранних приматов.

Это радикальное усиление каталитической активности фермента произошло из-за одной аминокислотной замены в молекуле белка.

В эксперименте ученые проверили — именно замена аминокислоты в позиции 294 приводит к тому, что ADH4 начинает расщеплять этанол.

Так одна мутация привела к тому, что приматы стали перерабатывать этанол, содержащийся в переспелых плодах. Используя палеоантропологические данные, ученые утверждают, что по времени это случилось в период изменившихся экологических условий в раннем миоцене и олигоцене. Именно тогда предки человека стали слезать с деревьев и постепенно приспосабливались к наземному образу жизни.

Палеоантропологи находят такие приспособления у ранних гонинид типа оррорина (6 млн лет назад) и сахелантропа (7 млн лет назад).

Спустившись на землю, предки человека стали чаще собирать переспелые падающие плоды, которые содержат гораздо больше этанола, чем плоды, сорванные с веток.

Способность включать этанол в метаболизм и получать из него энергию способствовала выживанию.

Интересно, что современные человекообразные обезьяны отличаются по пищевым привычкам в зависимости от того, могут ли они расщеплять этанол. Орангутаны и гиббоны, которые не могут расщеплять этанол, питаются как спелыми, так и неспелыми плодами, а шимпанзе и гориллы, которые могут это делать, предпочитают спелые.

 

Что касается человека, то он со временем успешно освоил производство алкоголя. А полезная для выживания способность перешла у него в немалую проблему, которая называется алкогольной зависимостью. И тут уже оказались задействованы многие другие гены, которые ученые пытаются выяснить, чтобы с этой зависимостью бороться.

Так, специалисты из Техасского университета в журнале Molecular Psychiatry

описали целую сеть генов, вовлеченных в алкоголизм.

Они сравнили работу генов в ткани мозга, взятой посмертно у алкоголиков и независимых от алкоголя людей. Им удалось выявить пул генов, которые, работая вместе, отличают мозг алкоголиков.

Это позволило напрямую связать некоторые черты алкогольной зависимости с работой тех или иных генов. Ученые смогли построить генетическую модель алкоголизма. Они надеются, что эта модель позволит найти новые пути его лечения.

http://www.gazeta.ru/science/2014/12/02_a_6323621.shtml

 

 

Коренные южноафриканцы готовят пиво. Изображение: wellcomeimages.org

Коренные южноафриканцы готовят пиво. Изображение: wellcomeimages.org

Доисторический зеленый змий

 

Предки человека впервые попробовали алкоголь 10 миллионов лет назад, выяснили палеогенетики

Американские ученые раскрыли одну из главных тайн человечества — когда люди впервые познакомились с «зеленым змием». Оказалось, что это произошло, судя по мелким мутациям в гене, который помогает нам справляться с последствиями длительных застолий, примерно 10 миллионов лет назад, когда наши предки предположительно перешли от жизни в лесу к обитанию на равнинах. Выводы ученых были представлены в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Сегодня алкоголь и связанные с ними различные болезни, социальные и психологические сдвиги являются одними из главных проблем человечества. По статистике ВОЗ, каждый год от употребления спиртного и его последствий умирает свыше 3,3 миллиона человек, что составляет почти 6% от общего числа смертей. Как пишут эксперты Всемирной организации здравоохранения в отчете 2014 года по алкогольным проблемам мира, около 200 болезней напрямую или косвенно связаны со злоупотреблением спиртными напитками.

Алкоголь сопровождает человека, если судить по археологическим памятникам, практически со времен зарождения цивилизации — так, древние египтяне освоили искусство варения пива примерно 5—5,5 тысяч лет назад. По мере знакомства народов с застольными традициями друг друга стало понятно, что представители разных этносов переносят алкоголь совершенно по-разному. К примеру, практически все азиатские народы и индейцы Нового Света быстро пьянеют и склонны к алкоголизму, а жители Европы и Африки реже страдают этим недугом.

Настоящая причина этого положения вещей была обнаружена недавно. Склонность азиатских и славянских народов к алкоголизму обусловлена особенностями в работе генов, которые управляют синтезом двух особых групп ферментов — так называемых алкогольдигидрогеназ и альдегиддигидрогеназ. Эти белки играют важную роль в выведении алкоголя из организма, превращая молекулы спирта (этанола) в альдегиды, а альдегиды — в углекислоту и прочие отходы жизнедеятельности.

В конце XX века молекулярные биологи выяснили, что у этих генов и белков есть две версии, которые грубо можно назвать «медленными» и «быстрыми». От сочетания этих типов ферментов зависит склонность человека к алкоголизму — к примеру, если спирт окисляется медленно, а альдегиды выводятся быстро, то шансы стать алкоголиком будут максимальными. Генетические эксперименты показали, что такие варианты генов и белков более характерны для азиатов, славян и индейцев, что объясняет их склонность к злоупотреблению спиртным.

Мэттью Кэрриган из Фонда прикладных молекулярно-эволюционных исследований в Гейнсвилле (США) и полдюжины других генетиков обратили внимание на то, что некоторые животные, к примеру мушки-дрозофилы, питаются подгнившими фруктами, которые содержат в себе много спирта, и при этом не испытывают проблем, и крайне редко впадаютв алкоголизм.

По их словам, приматы и их предки на протяжении 80 миллионов лет могли обладать схожей диетой, и этиловый спирт играл важную эволюционную роль — он помогал им находить спелые, пусть и подгнившие фрукты. Когда возникла цивилизация, и человек открыл секрет превращения мякоти фруктов и злаков в спирт при помощи дрожжей, этот эволюционный плюс быстро превратился в минус. Все это может говорить о крайне длительном общении человека с «зеленым змием».

С данной гипотезой не согласны многие ученые, которые считают, что в таком случае человек должен был бы приспособиться к подобной алкогольной диете, чего пока не произошло, судя по разной реакции народов на спиртные напитки и различиям в их склонности к алкоголизму.

Кэрриган и его коллеги решили проверить обе эти гипотезы с генетической точки зрения, проследив за тем, как менялось устройство одного из этих генов — ADH4 — по мере эволюции предков человека и обезьян. Для этого они извлекли копии соответствующего участка ДНК из геномов различных приматов, расшифровали их и сравнили их структуру с тем, как устроены «быстрые» и «медленные» версии человеческой ADH4. Этот ген напрямую не связан с алкоголизмом, он отвечает в большей степени за разрушение алкоголя еще до его поступления в кровь, в стенках кишечника и желудка.

Древние египтяне разливают пиво. Изображение: historyfiles.co.uk

Генетиков интересовали так называемые однонуклеотидные полиморфизмы (SNP) — часто ничего не значащие мутации длиной в одну генетическую «букву»-нуклеотид, которые накапливаются в генах с течением времени. Если ученые знают скорость накопления таких «опечаток» в геноме, то они могут достаточно точно определить то время, когда появилась та или иная версия гена или, когда разделились предки родственных видов животных.

Изучая перипетии 70 миллионов лет эволюции ADH4, авторы статьи заметили крайне любопытную вещь. Оказалось, что самые далекие предки обезьян и человека обладали только «медленной» версией фермента, и лишь примерно 10 миллионов лет назад, к моменту разделения предков орангутанов с одной стороны, и человека, горилл и шимпанзе с другой, появился «быстрый» вариант ADH4. Это означает, что орангутаны и более древние приматы не могли переносить алкоголь — этанол был для них ядом, так как фермент окислял его в 40 раз хуже, чем это делают его человеческие аналоги. Что интересно, различия между ними минимальны, всего одна «буква»-нуклеотид.

По мнению ученых, резкое появление этой версии фермента и связанного с ним гена в ДНК общих предков человека и шимпанзе говорит о том, что в это время этанол начал занимать большое место в их диете. В пользу этого говорит то, что до этой отметки все версии фермента практически не реагировали на этанол, но окисляли другие виды спиртов, которые встречаются в растительной биомассе и не вызывают опьянения.

Примерно в это же время, как подчеркивают авторы статьи, мог начаться процесс перехода предков человека и высших приматов от жизни исключительно на ветках деревьев к полуназемному обитанию. Периодические вылазки в степь и постепенный переход к жизни в саванне должен был заставить наших предков сменить свою диету, которая, по всей видимости, включала в себя большое количество подгнивших фруктов. Об этом, по мнению ученых, говорит то, что современный человеческий вариант ADH4 и его аналог в геномах шимпанзе и горилл настроен на работу именно с теми концентрациями этанола, которые встречаются в подгнивших фруктах.

Помимо генетики и химии, в пользу данной теории говорят и климатические данные — примерно 16 миллионов лет назад началось масштабное изменение климата, которое лишило Африку большей части лесов и привело к появлению обширных степных пространств, разбитых на части небольшими сохранившимися уголками леса. Фрукты, нектар цветков и сладкая камедь деревьев и кустарников, растущих под жарким солнцем саванны, будет гнить и бродить гораздо чаще и быстрее, чем их лесные аналоги, что могло способствовать приспособлению наших предков к «алкогольной» диете и позволило им питаться ядовитыми плодами. Это было большим преимуществом для наших предков, которое позволяло им выжить там, где не могли постоянно жить другие фруктоядные обезьяны.

Если это действительно так, то почему же тогда наши ближайшие родичи — шимпанзе и гориллы — не становятся алкоголиками? Кэрриган и его коллеги объясняют: подобные случаи в дикой природе встречаются крайне редко. Но все же иногда происходят — к примеру, в прошлом году натуралисты застали группу шимпанзе в гвинейском национальном парке Боссо за тем, как они систематически воровали и выпивали бродящее пальмовое вино из сосудов, в которых его готовили местные жители. И наконец, шимпанзе, в отличие от человека, не обладают технологиями, которые позволяли бы им целенаправленно заниматься производством алкоголя.

 
 

 

 
2 Декабря 2014
Поделиться:

Комментарии

Для загрузки изображений необходимо авторизоваться

Материалы категории
Pro-смотри

Архив материалов