1

Un nou studiu condus de cercetătorii de la Universitatea din Pennsylvania – care constituie cea mai mare examinare de până acum a persistenței lactazei în populații africane diverse din punct de vedere geografic – a investigat originile genetice ale acestei trăsături și oferă sprijin ideii că abilitatea de a digera laptele a fost o forță selectivă puternică într-o varietate de populații africane care creșteau vite și consumau laptele proaspăt al animalelor.

Cercetarea a fost condusă de Alessia Ranciaro, bursieră postdoctorală în cadrul Departamentului de Genetică de la Penn din cadrul Școlii de Medicină Perelman, și Sarah Tishkoff, profesor la Penn Integrates Knowledge cu numiri în cadrul Departamentului de Genetică de la Penn Medicine și al Departamentului de Biologie de la Penn Arts and Sciences.

Articolul va fi publicat pe 13 martie în American Journal of Human Genetics.

Cercetările anterioare au arătat că europenii din nord și persoanele cu strămoși nord-europeni, precum și populațiile din Africa, Peninsula Arabică și Asia Centrală cu o tradiție de producere și consum de lapte proaspăt, continuă să exprime enzima lactază până la vârsta adultă. Unele dintre aceste studii anterioare au urmărit originea genetică a acestei trăsături la europeni până la o anumită mutație care reglează expresia genei care codifică lactaza. Iar în 2007, un studiu realizat de Tishkoff, Ranciaro și colegii lor a examinat populațiile africane și a descoperit trei variante genetice suplimentare asociate cu persistența lactazei, care nu fuseseră identificate anterior.

„Dar aceste variante nu au explicat în totalitate motivul pentru care unii africani erau capabili să digere laptele”, a spus Ranciaro.

Pentru a încerca să reconcilieze aceste discrepanțe aparente între genotip, baza genetică a unei caracteristici, și fenotip, caracteristica în sine, Ranciaro, împreună cu colegii săi, a condus studii de teren în zone adesea îndepărtate din Kenya, Tanzania și Sudan pentru a colecta probe de sânge și a efectua un test de toleranță la lactoză pe persoane din diverse medii etnice.

„Ideea a fost că am vrut să eșantionăm cât mai multe populații și un set cât mai divers de populații posibil”, a spus Ranciaro. „Am inclus pastori, agro-pastoraliști, agricultori și vânători-culegători, astfel încât toate cele patru modele majore de subzistență au fost acoperite.”

Cercetătorii de la Penn au lucrat cu colaboratori africani și birouri districtuale locale și șefi de triburi pentru a răspândi vestea și a recruta voluntari pentru studiul lor.

„Acesta a fost un test foarte dificil de realizat pe teren în regiuni îndepărtate”, a spus Ranciaro. „Am fost atenți să ne asigurăm că oamenii au înțeles de ce facem acest studiu și că vor trebui să se angajeze pentru o oră sau mai mult din timpul necesar pentru a face testul.”

Testul dezvăluie dacă cineva are capacitatea de a digera lactoza în glucoză și galactoză. Acesta presupune ca participanții să postească peste noapte, să li se măsoare glicemia, apoi să bea o băutură dulce care conține lactoza echivalentă cu unul până la doi litri de lapte de vacă și, ulterior, să li se testeze glicemia la intervale de timp stabilite.

Pentru a căuta variații genetice între capacitățile populațiilor de a digera laptele, echipa a secvențiat trei regiuni genomice despre care se crede că influențează activitatea genei LCT care codifică lactaza la 819 africani din 63 de populații diferite și la 154 de neafricani din nouă populații diferite din Europa, Orientul Mijlociu și Asia Centrală și de Est. Aceștia au examinat, de asemenea, rezultatele testului de toleranță la lactoză la 513 persoane din 50 de populații din Africa de Est.

Eforturile lor de secvențiere și fenotipare au confirmat asocierea dintre persistența lactazei și trei polimorfisme cu un singur nucleotid cunoscute, sau SNP-uri, locuri în care secvența ADN variază cu o singură „literă”. Dar ei au identificat, de asemenea, două noi SNP-uri asociate cu această trăsătură, localizate în regiuni despre care se crede că reglează expresia genei lactazei.

Analiza lor a dezvăluit dovezi puternice ale unei selecții pozitive recente care afectează mai multe variante asociate cu persistența lactazei în populațiile africane, probabil ca răspuns la dezvoltarea culturală a pastoralismului. Modelele geografice distincte în care au fost prezente aceste variante se corelează în multe cazuri cu migrațiile umane istorice, cu amestecul între populații, precum și cu răspândirea vitelor, cămilelor sau oilor.

De exemplu, ei au găsit varianta asociată cu persistența lactazei la europeni, T-13910, în grupurile de pastori din centrul și nordul Africii, sugerând că aceste grupuri s-ar putea să se fi amestecat din punct de vedere istoric cu o populație non-africană. Vechimea acestei mutații genetice este estimată la 5.000-12.300 de ani, ceea ce coincide cu originile domesticirii vitelor în Africa de Nord și în Orientul Mijlociu. Și o variantă, G-13915, găsită la frecvențe ridicate în Peninsula Arabică și prezentă, de asemenea, în nordul Kenyei și în nordul Sudanului, datează de aproximativ 5.000 de ani în urmă, aproximativ în perioada în care dovezile arheologice sugerează că cămilele au fost domesticite în regiune.

O altă variantă, G-13907, a fost identificată în partea de nord a Sudanului și Kenyei, precum și în Etiopia. Cercetătorii speculează că mutația ar fi putut apărea la populațiile cușite din Etiopia, care au migrat ulterior în Kenya și Sudan în ultimii 5.000 de ani.

Ei au observat încă o variantă, C-14010, în Tanzania și Kenya, precum și în Africa de Sud. Se crede că această variantă a apărut în urmă cu 3.000 până la 7.000 de ani, un moment în concordanță cu migrația pastorilor din Africa de Nord în Africa de Est. Analiza cercetătorilor sugerează că această variantă s-a răspândit mai recent în sudul Africii, poate doar în ultimii 1.000 de ani.

„Începem să creionăm o imagine a evoluției convergente”, a spus Tishkoff. „Rezultatele noastre arată diferite mutații apărute în diferite locuri care sunt supuse selecției și care cresc până la frecvențe ridicate și apoi sunt reintroduse prin migrație în noi zone și noi populații.”

Chiar și cu noile variante identificate de echipa Penn, au existat încă modele pe care datele genetice nu le puteau explica. Unele grupuri care păreau a fi capabile să digere laptele nu aveau niciun semn genetic al acestei abilități. Hadza, dintre care aproape jumătate aveau trăsătura de persistență a lactazei, sunt un exemplu.

„Acest lucru ridică o puternică posibilitate că există și alte variante, poate în regiuni ale genomului pe care nu le-am examinat încă”, a spus Tishkoff.

O altă posibilitate este că bacteriile comensale din intestin ar putea oferi oamenilor o mână de ajutor în digerarea laptelui. Echipa analizează acum bacteriile intestinale ale africanilor pentru a vedea dacă acesta ar putea fi cazul.

Alți coautori ai studiului au fost Michael C. Campbell, Jibril B. Hirbo și Wen-Ya Ko de la Departamentul de Genetică de la Penn; Alain Froment de la Musée de l’Homme din Paris; Paolo Anagnostou de la Universita’ La Sapienza și Istituto Italiano di Antropologia din Roma; Maritha J. Kotze de la Universitatea din Stellenbosch din Africa de Sud; Muntaser Ibrahim de la Universitatea din Khartoum; Thomas Nyambo de la Universitatea Muhimbili de Sănătate și Științe Aliate din Tanzania; și Sabah A. Omar de la Institutul de Cercetare Medicală din Kenya.

Tishkoff va discuta despre această lucrare și alte studii ale variației genetice africane la întâlnirea „Evolution of Modern Humans: From Bones to Genomes”, care va avea loc între 16 și 18 martie.

.