Wyniki najnowszych badań prowadzonych przez międzynarodowy zespół naukowców pod kierunkiem badaczy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles (UCLA) oraz Uniwersytetu w Buffalo pokazują, że ziemniaki miały istotną rolę w kształtowaniu genomu rdzennych mieszkańców Andów. Publikacja w prestiżowym czasopiśmie "Nature Communications" wskazuje, że społeczności te zawdzięczają wyjątkowe zdolności trawienne rekordowo wysokiej liczbie kopii genu odpowiedzialnego za produkcję amylazy ślinowej, enzymu kluczowego dla trawienia skrobi. To efekt tysięcy lat ewolucji, ściśle powiązany z wprowadzeniem do diety ziemniaków, które stały się podstawą wyżywienia w wysokogórskich rejonach Ameryki Południowej.
Ziemniak, dziś znany na całym świecie, został po raz pierwszy udomowiony właśnie przez rdzennych mieszkańców Andów. Już 6 000-10 000 lat temu uprawiano go na wysoko położonych terenach dzisiejszego Peru i Boliwii. Wysoka zawartość skrobi w tej roślinie wymusiła na organizmach jej konsumentów przystosowanie się do nowego, bogatego w węglowodany pożywienia. Badania wykazały, że to właśnie w tym okresie naturalna selekcja zaczęła faworyzować osoby mające w swoim DNA większą liczbę kopii genu AMY1, kodującego amylazę ślinową.
Amylaza ślinowa odpowiada za pierwszy etap rozkładu skrobi już w jamie ustnej. Osoby z większą liczbą kopii tego genu produkują więcej enzymu, co pozwala im efektywniej trawić pokarmy bogate w skrobię, takie jak ziemniaki. Naukowcy ustalili, że osoby posiadające około 10 lub więcej kopii genu AMY1 miały wyraźną przewagę ewolucyjną, ich szanse na przeżycie lub wydanie potomstwa były w każdym kolejnym pokoleniu o 1,24 proc. wyższe.
Współcześni potomkowie rdzennych mieszkańców Andów, zwłaszcza w Peru, wykazują najwyższą na świecie liczbę kopii genu AMY1, średnio 10, podczas gdy w innych badanych populacjach liczba ta wynosi od 6 do 8. Dla porównania, u potomków Majów z Meksyku, którzy również mają długą historię rolnictwa, ale nie uprawiali ziemniaków, średnia liczba kopii AMY1 to 6. Tak wyraźna różnica wskazuje na silny związek między dietą opartą na ziemniakach a ewolucyjnymi zmianami w genomie.
Naukowcy twierdzą, że przodkowie mieszkańców Andów już wcześniej mieli różną liczbę kopii genu AMY1. Jednak dopiero wprowadzenie ziemniaków do diety sprawiło, że osoby z większą liczbą tych kopii zaczęły dominować w populacji. Proces ten nie polegał na pojawieniu się nowych kopii genu, lecz na stopniowym eliminowaniu z populacji osób z mniejszą ich liczbą, które miały mniejsze szanse na przeżycie i wydanie potomstwa w warunkach diety bogatej w skrobię.
Region andyjski od dawna fascynuje naukowców jako miejsce wyjątkowych adaptacji człowieka do trudnych warunków środowiskowych, takich jak niedobór tlenu na dużych wysokościach, niskie temperatury czy silne promieniowanie UV. Najnowsze badania pokazują, że równie istotnym czynnikiem kształtującym genom ludności andyjskiej była dieta. Adaptacja do trawienia skrobi to przykład, jak środowisko, kultura i wybory żywieniowe mogą wpływać na ewolucję człowieka.
W badaniach wykorzystano najnowocześniejsze technologie sekwencjonowania DNA, które pozwoliły nie tylko na precyzyjne określenie liczby kopii genu AMY1, ale także na analizę mechanizmów mutacji prowadzących do ich powstawania. Porównania z innymi populacjami oraz analiza danych historycznych pozwoliły wykluczyć, że zmiany te były efektem tzw. "wąskiego gardła" populacyjnego, czyli gwałtownego spadku liczebności ludności po kontakcie z Europejczykami w XV wieku. Wzrost liczby kopii genu AMY1 w populacji andyjskiej nastąpił na długo przed tymi wydarzeniami.
Opublikowane właśnie odkrycia mają znaczenie nie tylko dla zrozumienia historii ewolucji człowieka, ale także dla współczesnych zagadnień związanych z dietą i zdrowiem. W dobie globalizacji i łatwego dostępu do różnorodnych produktów spożywczych, coraz częściej mówi się o personalizacji diety w oparciu o indywidualne predyspozycje genetyczne. Wyniki badań sugerują, że osoby z mniejszą liczbą kopii genu AMY1 mogą gorzej radzić sobie z trawieniem dużych ilości skrobi, co może mieć konsekwencje zdrowotne.
Naukowcy podkreślają przy tym, że ludzki metabolizm nie jest jedynie pamiątką po paleolitycznych przodkach. Przeciwnie, nasze organizmy nieustannie dostosowują się do zmieniających się warunków środowiskowych i żywieniowych. Przykład Andów pokazuje, że nawet w ciągu ostatnich kilku tysięcy lat dieta mogła znacząco wpłynąć na kształtowanie się genomu ludzkiego. Rodzi to również pytania o to, jak ludzie będą się rozwijać w wyniku współczesnych diet.
Przez większość historii ludzkości ludzie jedli to samo, co ich przodkowie przez tysiące lat. Dosłownie trzeba było migrować po całym świecie, aby zmienić swoją dietę. Co teraz oznacza fakt, że jemy jedzenie z całego świata? W obliczu tego, że wykazaliśmy działanie sił doboru naturalnego wynikających z jedzenia ziemniaków, co oznacza fakt, że cały świat je frytki? - zastanawia się współautorka pracy, Kendra Scheer z UB.
W badaniach brali udział także naukowcy z University of Kansas, Pennsylvania State University, University of Pennsylvania, University of Puerto Rico w Cayey, Syracuse University, Cayetano Heredia University w Peru i Bilkent University w Turcji.
