Gdy dieta pisze się w DNA: jak ziemniaki zmieniły genom Quechua

W czasopiśmie Nature Communications ukazało się badanie, w którym naukowcy opisali wyjątkowo wysoką liczbę kopii genu AMY1 u współczesnych Quechua z andyjskiego Peru. Gen ten odpowiada za produkcję amylazy ślinowej, enzymu rozkładającego skrobię, a autorzy interpretują wynik jako efekt wielotysiącletniej adaptacji do diety opartej na ziemniakach udomowionych w Andach 6–10 tys. lat temu. Zespół kierowany przez Ömera Gökcümana z University at Buffalo i Abigail Bigham z UCLA przeanalizował dane genomowe ponad 3,7 tys. osób z 85 populacji z Ameryk, Europy, Afryki i Azji. Wśród nich znalazło się 81 rdzennych użytkowników języka quechua pochodzenia andyjskiego z Peru. W tej grupie badacze stwierdzili średnio około 10 kopii genu AMY1, czyli o 2–4 kopie więcej niż u większości ludzi opisywanych dotąd w literaturze. Według autorów wśród 85 analizowanych populacji Quechua mieli najwyższą średnią liczbę kopii tego genu. AMY1 koduje amylazę ślinową, która rozpoczyna trawienie skrobi już w jamie ustnej. Większa liczba kopii genu zwykle oznacza większą produkcję enzymu, co może ułatwiać wykorzystanie diet bardzo bogatych w skrobię. „To wspaniały przykład, jak kultura kształtuje biologię” – powiedział Gökcumen, cytowany przez Reutersa. Bigham podkreśliła, że praca pokazuje znaczenie adaptacji dietetycznych w historii ewolucyjnej człowieka oraz wpływ udomowienia roślin na biologię ludzi. Autorzy zidentyfikowali w regionie AMY1 sygnały działania doboru naturalnego w populacji andyjskiej. Ich analizy sugerują, że zwiększanie liczby kopii genu rozpoczęło się mniej więcej w tym samym okresie, w którym w Andach pojawiły się udomowione ziemniaki. Doktorantka Luane Landau wyjaśniła, że osoby rodzące się z większą liczba kopii AMY1 mogły lepiej przetwarzać pokarmy bogate w skrobię, w tym ziemniaki, i dzięki temu mieć przewagę reprodukcyjną. Z czasem wariant związany z wysoką liczbą kopii mógł stać się częstszy w populacji. Ziemniaki, uprawiane w wysokogórskich rejonach dzisiejszego Peru i Boliwii, stanowiły jedno z głównych źródeł kalorii w prekolumbijskich Andach i były filarem gospodarki Imperium Inków. Wielotysiącletnie oparcie znacznej części diety na tej uprawie mogło tworzyć trwałą presję selekcyjną na skuteczniejsze trawienie skrobi. Badacze porównują ten przypadek do innych znanych adaptacji dietetycznych, takich jak utrzymanie aktywności laktazy u dorosłych w populacjach pasterskich czy przystosowania Inuitów do diety morskiej. Badanie dotyczy wyłącznie danych genetycznych i modelowej rekonstrukcji historii selekcji. Naukowcy nie prezentują jeszcze pomiarów poziomu amylazy w ślinie ani danych o zdrowiu metabolicznym współczesnych Quechua. Kolejne prace mogą objąć badania funkcjonalne, analizy epidemiologiczne oraz bliższą współpracę z lokalnymi społecznościami, co pozwoli lepiej zrozumieć, jak ta dawna adaptacja wpisuje się w dzisiejsze zmiany stylu życia i diety w Andach.