Америкалық және перулік генетиктер шамамен 10 мың жыл бұрын картопқа негізделген диетаға көшу Оңтүстік Американың Анд тауларының байырғы тұрғындарының геномында айтарлықтай өзгерістерге әкелгенін анықтады. Бұл халықтарда крахмалдың көп мөлшерін тиімді игеру үшін сілекейдегі амилаза ферментінің AMY1 гені бірнеше рет көшірілген. Қазіргі перуліктер осы геннің көшірмелерінің саны бойынша әлемде бірінші орында тұр.

Крахмалды игерудің генетикалық ерекшеліктері

AMY1 гені амилаза ферментінің түзілуіне жауап береді, ол күрделі көмірсуларды қарапайым қанттарға айналдыруды ауыз қуысында-ақ бастайды. Адам геномында бұл геннің көшірмелерінің саны әртүрлі — екіден жиырмаға дейін болуы мүмкін. Көшірме неғұрлым көп болса, фермент деңгейі соғұрлым жоғары, ал крахмалды тағамдар соғұрлым тез сіңіріледі.

Тарихи контекст және генетикалық зерттеулер

Анд аймағы картоптың отаны саналады, мұнда егіншілік мыңдаған жыл бұрын пайда болған. Ұзақ уақыт бойы крахмалға бай тағамдардың басым болуы жергілікті халықтың генетикалық құрамына әсер етті деп болжанған, бірақ ДНҚ-ның осы бөлігінің күрделі құрылымы бұл бейімделуді зерттеуді қиындатты.

Жаңа зерттеуде әлемнің 85 популяциясынан 3723 адамның геномы талданды, ерекше назар Перу кечуа үндістері мен Мексика майяларына аударылды. Бұл халықтардың шығу тегі ортақ, бірақ олардың ата-бабалары әртүрлі дақылдарды қолға үйреткен: кечуалар — картопты, майялар — жүгеріні.

Талдау нәтижелері

Перу кечуалары мен Солтүстік Америкадағы пима үндістерінде AMY1 генінің көшірмелерінің ең жоғары саны анықталды — медианалық мәні 10 көшірме, ал әлемдік орташа көрсеткіш — жеті. Сонымен қатар, бес және одан да көп гаплоидтық амилаза көшірмелерін қамтитын ерекше генетикалық вариант (гаплотип) табылды.

Математикалық модельдеу бастапқыда бұл вариант Оңтүстік Америка үндістерінде сирек (шамамен 2%) болғанын, бірақ бағытталған табиғи сұрыпталу әсерінен кечуаларда оның жиілігі 45%-ға дейін өскенін көрсетті. Бұл процесс шамамен 10 мың жыл бұрын басталған, бұл картоптың Титикака көлі маңында қолға үйретілу уақытымен сәйкес келеді.

Қосымша генетикалық өзгерістер мен салдарлар

Анд тұрғындарында амилаза генінің көшірмелері көбейгенімен қатар, көмірсуларды ішекте ыдырататын ферментке жауапты MGAM гені де эволюцияға ұшыраған. Мұндай гендердің көбеюі басқа түрлерде де байқалады: мысалы, иттерде амилаза көшірмелерінің саны жабайы қасқырлармен салыстырғанда адаммен бірге өмір сүріп, оның тағамын тұтынғаннан кейін күрт артқан.

Алайда мұндай бейімделудің кері жағы да бар. Амилаза деңгейінің жоғары болуы крахмалдың ауызда-ақ қарапайым қанттарға ыдырауына әкеледі, бұл бактериялар үшін қолайлы орта жасайды. Қазіргі уақытта Перу оқушыларының 85%-дан астамы тіс жегісінен зардап шегеді.

Қорытынды

Зерттеу рационның күрт өзгеруі популяцияда жылдам бейімделу процестерін іске қоса алатынын көрсетті. Жаңа жағдайларға бейімделу үшін эволюция тұтас генетикалық блоктарды тікелей көшіру механизмін пайдаланады, бұл организм физиологиясын жаңа энергия көзіне оңтайландыруға мүмкіндік береді.