До сих пор считалось, что толерантность к лактозе появилась потому, что она позволила людям потреблять больше молока и молочных продуктов. Однако новое исследование, проведенное учеными из Бристольского университета и Университетского колледжа Лондона совместно с коллегами из 20 других стран, показывает, что развитие этой способности лучше всего объясняют голод и подверженность инфекционным заболеваниям. 

В то время как большинство взрослых европейцев в наши дни могут пить молоко без дискомфорта, ситуация в мире в целом другая. Два из трех человек не могут переварить лактозу (молочный сахар). Слишком много выпитого молока приводит у людей с непереносимостью к спазмам, диарее и метеоризму. При этом, согласно новому исследованию, сегодня в Великобритании такие последствия встречаются редко.

"Чтобы переварить лактозу, нам необходимо вырабатывать фермент лактазу в нашем кишечнике. Почти все дети вырабатывают лактазу, но у большинства людей во всем мире ее выработка быстро снижается в период между прекращением грудного вскармливания и подростковым возрастом, – рассказывает профессор Джордж Дейви Смит, директор Отдела интегративной эпидемиологии MRC в Бристольском университете и соавтор исследования. – Однако генетический признак, называемый персистенцией лактазы, за последние 10 000 лет многократно эволюционировал и распространился в различных популяциях, пьющих молоко, в Европе, Центральной и Южной Азии, на Ближнем Востоке и в Африке." 

Ученые изучили привычки, связанные с употреблением молока, в разных регионах за 9000 лет и сопоставили эту информацию с данными Биобанка Великобритании и результатами радиоуглеродных, археологических и ДНК исследований. Затем, при помощи новых методов компьютерного моделирования, команда исследователей смогла показать, что генетически толерантность к лактозе не была распространена до 1000 года до н.э.. То есть возможность без проблем пить молоко перестала быть редкостью только через 4000 лет после того, как необходимые для этого гены были впервые обнаружены около 4700–4600 лет до н.э.

По мнению Марка Томаса, профессора эволюционной генетики и соавтора исследования из Университетского колледжа Лондона, эта способность стала распространяться с такой скоростью благодаря какому-то сверхбыстрому естественному отбору. Проблема в том, что такой естественный отбор трудно объяснить.

Чтобы установить, как развивалась способность переваривать молоко и молочные продукты, профессор Ричард Эвершед, руководитель исследования из Бристольской школы химии, собрал беспрецедентную базу данных почти 7000 органических остатков животных жиров из 13181 фрагмента керамики. Таким образом ученый хотел выяснить, где и когда люди употребляли молоко. Результаты исследования показали, что этот продукт широко использовался в европейской доисторической эпохе, начиная с самого раннего периода земледелия почти 9000 лет назад. С другой стороны,  его потребление менялось в зависимости от времени и места.

Используя опубликованные последовательности ДНК более чем 1700 доисторических людей из Европы и Азии, команда Университетского колледжа Лондона под руководством профессора Марка Томаса собрала базу данных о наличии или отсутствии генетической предрасположенности к переносимости лактозы. Впервые она была замечена примерно 5000 лет назад, а уже через два тысячелетия стала встречаться чаще. Далее команда Томаса разработала новый статистический подход, чтобы выяснить, насколько хорошо изменения привычек в употреблении молока объясняют распространение генетической способности усваивать лактозу. Удивительно, но ученым не удалось обнаружить никакой связи. Это опровергает давно бытовавшее мнение о том, количество употребляемого молока определяло эволюцию лактазной персистенции.

Далее команда профессора Джорджа Дейви Смита исследовала генетические и медицинские данные более чем 300 000 живых людей из Биобанка Великобритании, и обнаружила лишь минимальные различия в поведении при употреблении молока между теми, кто генетически может или не может усваивать молочный сахар. Подавляющее большинство людей, генетически не переносящих лактозу, не испытывали никаких краткосрочных или долгосрочных негативных последствий для здоровья при употреблении молока.

"Наши результаты показывают, что употребление молока было широко распространено в Европе на протяжении как минимум 9000 лет, и здоровые люди, даже те, кто не переносит лактозу, могли с удовольствием употреблять молоко, не заболевая. Тем не менее, употребление молока людьми с непереносимостью молочного сахара приводит к высокой концентрации лактозы в кишечнике, что может привести к попаданию жидкости в толстую кишку, а в сочетании с диареей ведет к обезвоживанию", – говорит профессор Дэйви Смит.

"Если вы здоровы и у вас нет лактазной недостаточности, и вы пьете много молока, вы можете испытывать некоторый дискомфорт, но вы не умрете от этого, – добавляет ученый. – Однако если вы сильно не доедаете и страдаете диареей, то у вас есть проблемы, угрожающие жизни. В случае неурожая, доисторические люди, скорее всего, употребляли неферментированное молоко с высоким содержанием лактозы – именно тогда, когда этого делать не следовало".

Чтобы проверить эти идеи, ученые из команды профессора Томаса добавили в свои статистические модели данные о голоде и воздействии патогенов. Результаты явно подтвердили оба объяснения – вариант гена персистенции лактазы находился под более сильным естественным отбором во время периода голода или эпидемий.

"Наше исследование демонстрирует, как по мере роста численности населения и размеров поселений на здоровье человека все больше влияли плохие санитарные условия и рост диарейных заболеваний, особенно животного происхождения", – подытоживают ученые. В таких условиях потребление молока приводило к росту смертности, причем особенно уязвимыми оказались люди, которые не могли усваивать молоко. Ситуация еще более усугублялась в условиях голода, когда уровень заболеваний возрастал. Это приводило к тому, что люди, которые генетически не могли переносить лактозу, чаще умирали до или во время репродуктивного возраста. Таким образом, повышалась способность популяции переваривать молоко и молочные продукты.