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Um novo estudo conduzido por pesquisadores da Universidade da Pensilvânia – constituindo o maior exame de sempre da persistência da lactase em populações geograficamente diversas de africanos – investigou as origens genéticas desta característica e oferece suporte à idéia de que a capacidade de digerir o leite foi uma poderosa força seletiva em uma variedade de populações africanas que criaram gado e consumiram o leite fresco dos animais.

A pesquisa foi liderada por Alessia Ranciaro, uma pós-doutora no Departamento de Genética da Penn na Escola de Medicina Perelman, e Sarah Tishkoff, uma Penn Integra o Conhecimento Professor com nomeações no Departamento de Genética da Penn Medicine e no Departamento de Biologia da Penn Arts and Sciences.

O artigo será publicado no dia 13 de março no American Journal of Human Genetics.

Pesquisas anteriores tinham mostrado que os europeus do norte e pessoas com ascendência do norte da Europa, bem como populações da África, Península Arábica e Ásia Central com uma tradição de produção e consumo de leite fresco, continuam a expressar a enzima lactase na idade adulta. Alguns destes estudos anteriores tinham rastreado a origem genética desta característica nos europeus até uma mutação particular que regula a expressão do gene que codifica a lactase. E em 2007 um estudo de Tishkoff, Ranciaro e colegas examinaram populações africanas e encontraram três variantes genéticas de adição associadas à persistência da lactase que não tinham sido previamente identificadas.

“Mas estas variantes não explicaram completamente a razão pela qual alguns africanos foram capazes de digerir o leite”, disse Ranciaro.

Para tentar conciliar estas aparentes discrepâncias entre genótipo, a base genética de uma característica, e fenótipo, a própria característica, Ranciaro, juntamente com colegas, levou estudos de campo a áreas frequentemente remotas do Quênia, Tanzânia e Sudão para coletar amostras de sangue e realizar um teste de tolerância à lactose em pessoas de diversas origens étnicas.

“A ideia era que queríamos amostrar o maior número possível de populações, e um conjunto tão diverso quanto possível de populações”, disse Ranciaro. “Incluímos pastores, agro-pastoris, agricultores e caçadores-coletores, de modo que os quatro principais padrões de subsistência foram todos cobertos”, disse Ranciaro. “Os pesquisadores da Penn trabalharam com colaboradores africanos e escritórios distritais locais e chefes tribais para espalhar a palavra e recrutar voluntários para seu estudo.

“Este foi um teste muito desafiador para fazer no campo em regiões remotas”, disse Ranciaro. “Tivemos o cuidado de garantir que as pessoas entendessem por que estávamos fazendo este estudo e que precisariam se comprometer com a hora ou mais do tempo necessário para fazer o teste”.

O teste revela se alguém tem a capacidade de digerir lactose em glicose e galactose. É necessário que os participantes jejuem durante a noite, façam a medição do açúcar no sangue, depois bebam uma bebida doce contendo o equivalente à lactose de um a dois litros de leite de vaca e, posteriormente, façam o teste de açúcar no sangue em intervalos determinados.

Para procurar variações genéticas entre as capacidades das populações para digerir o leite, a equipa sequenciou três regiões genómicas que se pensava influenciarem a actividade do gene LCT codificador de lactose em 819 africanos de 63 populações diferentes e 154 não africanos de nove populações diferentes na Europa, Médio Oriente e Ásia Central e Oriental. Eles também examinaram os resultados do teste de tolerância à lactose em 513 pessoas de 50 populações na África Oriental.

Os seus esforços de sequenciamento e fenotipagem confirmaram a associação entre a persistência da lactase e três polimorfismos conhecidos de nucleotídeos únicos, ou SNPs, locais onde a sequência de DNA varia em apenas uma “letra”. Mas também identificaram dois novos SNPs associados ao traço localizado em regiões que se pensa regular a expressão gênica da lactase.

A sua análise revelou fortes evidências de seleção positiva recente afetando várias variantes associadas à persistência da lactase em populações africanas, provavelmente em resposta ao desenvolvimento cultural do pastoreio. Os distintos padrões geográficos em que estas variantes estavam presentes correlacionam-se em muitos casos com migrações humanas históricas, misturando-se entre populações, bem como a propagação de bovinos, camelos ou ovinos.

Por exemplo, encontraram a variante associada à persistência da lactase em europeus, T-13910, em grupos de pastores do centro e norte de África, sugerindo que estes grupos podem ter-se misturado historicamente com uma população não africana. A idade desta mutação genética é estimada em 5.000-12.300 anos, coincidindo com as origens da domesticação de gado no Norte de África e no Médio Oriente. E uma variante, G-13915, encontrada em altas frequências na Península Arábica, e também presente no norte do Quênia e norte do Sudão, data de aproximadamente 5.000 anos atrás, por volta da época em que evidências arqueológicas sugerem que os camelos foram domesticados na região.

A outra variante, G-13907, foi identificada no norte do Sudão e do Quênia, assim como na Etiópia. Os pesquisadores especulam que a mutação pode ter surgido em populações cuchíticas na Etiópia, que mais tarde migraram para o Quênia e Sudão nos últimos 5.000 anos.

Observaram ainda outra variante, C-14010, na Tanzânia e no Quênia, bem como na África Austral. Acredita-se que esta variante tenha surgido há 3.000 a 7.000 anos atrás, um timing em linha com a migração de pastores do Norte de África para a África Oriental. A análise dos pesquisadores sugere que esta variante se espalhou mais recentemente na África Austral, talvez apenas nos últimos 1.000 anos.

“Estamos começando a pintar um quadro de evolução convergente”, disse Tishkoff. “Nossos resultados estão mostrando diferentes mutações surgindo em diferentes lugares que estão sob seleção e subindo para frequências altas e depois reintroduzidas pela migração para novas áreas e novas populações”.

Com as novas variantes que a equipe Penn identificou, ainda existiam padrões que os dados genéticos não conseguiam explicar. Alguns grupos que pareciam ser capazes de digerir o leite careciam de qualquer sinal genético desta capacidade. Os Hadza, quase metade dos quais tinham o traço de persistência da lactase, são um exemplo.

“Isto levanta a forte possibilidade de que existam outras variantes lá fora, talvez em regiões do genoma que ainda não examinamos”, disse Tishkoff.

Outra possibilidade é que bactérias comensais no intestino poderiam oferecer aos humanos uma mão amiga na digestão do leite. A equipe está agora testando as bactérias intestinais dos africanos para ver se esse poderia ser o caso.

Coautores adicionais do estudo incluem Michael C. Campbell, Jibril B. Hirbo e Wen-Ya Ko do Departamento de Genética de Penn; Alain Froment do Musée de l’Homme em Paris; Paolo Anagnostou da Universita’ La Sapienza e Istituto Italiano di Antropologia em Roma; Maritha J. Kotze da Universidade de Stellenbosch na África do Sul; Muntaser Ibrahim da Universidade de Khartoum; Thomas Nyambo da Universidade de Muhimbili de Saúde e Ciências Aliadas na Tanzânia; e Sabah A. Omar do Instituto de Pesquisa Médica do Quênia.

Tishkoff discutirá este trabalho e outros estudos de variação genética africana na reunião “Evolução dos Humanos Modernos”: From Bones to Genomes”, 16-18.março.