Starożytne mleczarstwo: czy mikrobiom odgrywał jakąś rolę?

Dlaczego niektóre społeczności mogą trawić laktozę, a inne nie? I w jaki sposób nasi starożytni przodkowie skorzystali na przejściu na mleczarstwo, skoro ich DNA pokazuje, że przez tysiące lat od rozpoczęcia pasterstwa byli genetycznie niezdolni do trawienia laktozy?

Społeczeństwo

Wszyscy ludzie jako małe dzieci są w stanie trawić cukier mleczny, laktozę, ale wraz z wiekiem stopniowo przestajemy produkować laktazę, enzym rozkładający laktozę. Jest to naturalna część procesu odsadzania u wszystkich ssaków. Niektóre populacje nabyły jednak mutacje w regionie genetycznym, który kontroluje produkcję laktazy — powodują one, że laktaza jest produkowana przez całe życie, od dzieciństwa do dorosłości. Mówi się, że u osób posiadających występuje „trwałość laktazy”, ponieważ wytwarzają laktazę przez całe życie. Odsetek osób, u których występuje trwałość laktazy, jest różny na całym świecie. Najwyższe wskaźniki trwałości laktazy występują w Skandynawii i na Wyspach Brytyjskich, gdzie występuje ona u ponad 80% osób. W Azji Zachodniej 20–70% osób wykazuje trwałość laktazy, natomiast u większości innych populacji azjatyckich ten wskaźnik utrzymuje się na poziomie 0–20%. Co powoduje tę rozbieżność? I dlaczego badania pokazują, że istniała tysiącletnia luka między początkiem mleczarstwa a rozwojem mutacji genetycznych odpowiedzialnych za trwałość laktazy? Czy jakąś rolę odegrał mikrobiom? „Mleczarstwo było czynnikiem od tysiącleci, a niektóre populacje rozwinęły styl życia, który był prawie całkowicie zależny od mleczarstwa ponad 1000 lat przed pojawieniem się mutacji trwałości laktazy” — wyjaśnia główna badaczka projektu Christina Warinner(odnośnik otworzy się w nowym oknie), obecnie pracująca na Harvardzie w Stanach Zjednoczonych. Dlaczego istnieje taka luka czasowa i w jaki sposób populacje neolityczne bez trwałej laktazy w ogóle trawiły produkty mleczne, pozostaje prawdziwą tajemnicą. „Stawiam hipotezę, że mogły trawić mleko, ale być może w inny sposób ” być może przy pomocy dostosowanego mikrobiomu jelitowego” — mówi Warinner. Przy wsparciu Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie), projekt DAIRYCULTURES(odnośnik otworzy się w nowym oknie) postanowił odpowiedzieć na te intrygujące pytania, koncentrując swoje badania na Mongolii, gdzie mleczarstwo jest praktykowane od ponad 5000 lat.

Genotypowanie w celu identyfikacji rozwoju trwałości laktazy

Aby śledzić rozprzestrzenianie się technologii mleczarskich w Azji, badacze pracujący przy projekcie DAIRYCULTURES wyodrębnili białka ze zwapniałej płytki nazębnej setek starożytnych osobników w Azerbejdżanie, Chinach, Mongolii i Rosji. Wykorzystując tandemową spektrometrię mas, zidentyfikowali białka mleka, co pozwoliło na potwierdzenie spożycie nabiału. „Wykorzystaliśmy datowanie radiowęglowe, aby potwierdzić wiek osobników i technologie starożytnego DNA, aby zrekonstruować genomy wielu z tych osób”. Pozwoliło to zespołowi na ich genotypowanie pod kątem trwałości laktazy. W ramach projektu zbadano również ich relacje rodowe i zrekonstruowano ich szlaki migracyjne. Równolegle wykorzystano technologie starożytnego DNA do zbadania ich zwierząt gospodarskich oraz prześledzenia szlaków migracji zwierząt gospodarskich i handlu, w czasach gdy populacje mleczarskie rozprzestrzeniały się na wschód w Azji. Po osiągnięciu tego celu zespół był w stanie zmapować prehistoryczne rozprzestrzenianie się technologii mleczarskich w Azji i powiązać je z ruchami określonych grup ludzi. „Odkryliśmy, że we wczesnym prehistorycznym mleczarstwie trwałość laktazy odgrywała niewielką lub żadną rolę, a zatem w grę musiały wchodzić inne czynniki i adaptacje” — dodaje Warinner, która przeprowadziła swoje badania w Instytucie Antropologii Ewolucyjnej im. Maxa Plancka(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w Niemczech.

Rola mikrobiomu w trawieniu laktozy

Zespół wcześniej odzyskał i zsekwencjonował mikrobiologiczne DNA z paleofekaliów w częściach starożytnej Ameryki Północnej, Europy i Azji Zachodniej. Pozwoliło im to zrekonstruować mikrobiomy jelitowe starożytnych ludów w tych regionach. „Niestety, nie odzyskaliśmy jeszcze paleofekaliów z regionów istotnych dla wczesnego mleczarstwa. Zamiast tego projekt ten koncentruje się na scharakteryzowaniu zmienności mikrobiologicznej w mikrobiomach jelitowych ludzi żyjących obecnie, którzy praktykują mleczarstwo na własne potrzeby i porównaniu ich ze społeczeństwami, które nie zajmują się mleczarstwem” — wyjaśnia Warriner. W szczególności w ramach projektu zbadano mikrobiom jelitowy koczowniczych pasterzy bydła mlecznego w Mongolii, którzy nie tolerują laktazy. Jak zauważa Warinner: „Mamy nadzieję, że badając ich mikrobiomy jelitowe uzyskamy wskazówki dotyczące tego, w jaki sposób mikroby mogły wspomagać trawienie mleka w starożytnych populacjach”.

Współpraca z dzisiejszymi pasterzami w celu opowiedzenia historii ich przodków

„Wykorzystanie technologii proteomicznych do rekonstrukcji diety starożytnych ludów jest niezwykle ekscytujące. Każdego dnia dokonujemy nowych odkryć, a kiedy identyfikujemy białka dietetyczne w kamieniu nazębnym starożytnego osobnika, jest to niczym przeniesienie się w czasie o tysiące lat wstecz”. Warinner uważa, że poznanie tak intymnych szczegółów codziennego życia osoby, która żyła tysiące lat temu, jest niesamowita. „Możliwość wykorzystania tej wiedzy do rekonstrukcji sposobów życia starożytnych społeczeństw to dla nas zaszczyt i służy łączeniu ludzi z tymi, którzy żyli tysiące lat temu. Pasterze w dzisiejszej Mongolii są często zdumieni, gdy dowiadują się, że stosowane przez nich technologie mleczarskie są częścią 9000-letniej tradycji, a oni sami są strażnikami tego cennego dziedzictwa kulturowego”.