42 7. Эволюция человека

после лактозной нагрузки. Доля детей американских негров, неспособных усваивать лактозу, от общего числа ровесников растет с увеличением их возраста до 14 лет, а в Финляндии полная экспрессия соответствующих генов задерживается и происходит в интервале между 15 и 20 годами. Такая фенотипическая изменчивость может быть обусловлена множественными аллелями или различиями в количестве и свойствах молока, употреблявшегося в детские годы, и требует дальнейшего изучения.

Генетический механизм. Мы уже говорили, что остаточная лактазная активность присутствует и у взрослых, неспособных усваивать лактозу. До сих пор неизвестно, есть ли отличия в структуре лактазы у лиц с нарушением всасывания и у «всасывателей». Переключение с высокой на низкую активность несколько напоминает переход от продуцирования γ-цепи гемоглобина к продуцированию ß-цепи, сопровождающийся переходом от образования HbF к образованию НbА; сохранение лактазной активности у взрослых можно сравнить с сохранением фетального гемоглобина (разд. 4.3).

Естественный отбор. Сохранение в большинстве популяций человека лиц, способных всасывать лактозу, наличие этого признака у других млекопитающих свидетельствует, что ген, ответственный за сохранение лактазной активности, время от времени возникал в ходе эволюции человека в результате мутации и что высокие частоты данного гена в некоторых популяциях обусловлены его селективным преимуществом. Какова природа этого преимущества? На этот счет выдвинуты две основные гипотезы [1924].

1. Культурно-историческая гипотеза.

2. Гипотеза, согласно которой лактоза способствует лучшему усвоению кальция [1923].

Согласно первой гипотезе, доместикация молочного скота, происходившая в эпоху неолита (около 9000 лет назад), привела к селективному преимуществу индивидов, которые могли удовлетворять большую часть своих пищевых потребностей в

белке, употребляя молоко. Действительно, существует ряд популяций, состоящих из потребителей молока; например, упоминавшиеся выше скотоводческие племена. К ним эта гипотеза вполне приложима. Однако утверждение об ее универсальном значении вызывает определенные сомнения. Например, обращает на себя внимание отсутствие параллелизма между обычаем пить молоко и преобладанием лиц, способных всасывать лактозу. Большие популяции Африки и Азии состоят из потребителей молока, но характеризуются очень низкими частотами лиц, усваивающих лактозу. Тем не менее в любой популяции всегда существуют несколько индивидов, способных усваивать лактозу; следовательно, этот ген имелся и раньше и мог испытывать благоприятствующее действие отбора. В Европе самая высокая частота гена всасывания лактозы обнаружена на юге Скандинавии (0,7-0,75), где молочное скотоводство стало развиваться сравнительно недавно. До того как люди научились искусственно охлаждать молоко или получать его в сухом виде, лица, неспособные усваивать лактозу, без труда обнаруживали, что кислое молоко переваривается ими намного лучше чем свежее. Все сказанное убеждает нас в том, что альтернативное предположение о специфическом преимуществе молочного питания в природных условиях Северной Европы заслуживает внимания.

Известно, что дефицит витамина D в северных районах обусловлен пониженным уровнем УФ-облучения. В настоящее время предполагают, что лактоза может заменять витамин D, улучшая усвоение кальция [1923]. Для этой гипотезы ключевой проблемой является вопрос о механизме возможного противорахитического действия высокого уровня всасывания лактозы. Существует ли феномен специфического усиления поглощения кальция, сопряженного с гидролизом лактозы? Эксперименты на животных не могут дать однозначный ответ, поскольку взрослые животные неспособны всасывать лактозу. Недавние исследования на людях показали, что всасывание лактозы действительно усиливает поглощение кальция [1908].

7. Эволюция человека 43

Независимо от того, подтвердится кальциевая гипотеза или будет опровергнута, можно констатировать, что она обладает радом особенностей, свойственных эвристическим гипотезам. Она конкретна, содержит предположение о механизме действия и дает идею экспериментов, с помощью которых ее можно проверить.

Витамин D и генетические маркеры сыворотки крови (система GC). Генетический полиморфизм фракции ß₂-белка сыворотки крови человека выявляется иммунологическими методами и известен с 1959 г. [1935]: в настоящее время описано много аллелей этой системы, но большинство популяций полиморфно только по двум из них, а именно по GC¹ и GC²; y австралийских аборигенов имеется третий аллель - GC^Ab0, а у индейцев чиппева - четвертый - ОС^Chip [1940]. Первые данные о частотах этих генов показали, что в очень засушливых районах аллель GC² встречается редко. Этот результат стал понятным, когда была установлена функция GC-белков, которые, как оказалось, переносят витамин D [1909].

Позднее появились данные, свидетельствующие о связи между интенсивностью солнечного освещения и полиморфизмом GC-аллелей; в большинстве популяций, живущих на протяжении длительного времени в районах с низкой интенсивностью солнечного света, обнаружены высокие частоты GC² [1957].

Такое географическое распределение свидетельствует о селективном преимуществе GC². Возможно, оно обусловлено тем, что этот аллель обеспечивает более эффективную транспортировку витамина D (что особенно важно, когда запас данного витамина ограничен). Это в свою очередь может приводить к понижению частоты рахита либо у индивидов, гетерозиготных по аллелю GC², либо у гомозиготных по нему индивидов, либо и у тех и других. Точный механизм отбора, действующий в данном случае, еще предстоит выяснить.

Возможные селективные механизмы в случае других расовых характеристик. Кроме

примеров, приведенных в предшествующих параграфах и использованных в главе, посвященной популяционной генетике, о селективном преимуществе или вредности расовых признаков известно очень мало.

Можно предполагать, что небольшой рост и плотное телосложение эскимосов, а также характерный для них относительно толстый слой подкожного жира дают определенные преимущества в холодном климате, а широкая грудная клетка южноамериканских индейцев, живущих высоко в Андах, связана с респираторной адаптацией к жизни в условиях высокогорья.

Представители разных расовых групп в США и других развитых странах обнаруживают различия в подверженности мультифакториальным болезням. Например, американские негры чаще страдают гипертонией, чем белые. Было также показано, что некоторые группы индейцев, например живущие в Тринидаде, имеют более высокую долю больных сахарным диабетом, чем другие популяционные группы. Несомненно, что причина таких различий станет понятной тогда, когда популяционной генетикой заинтересуются исследователи с медицинским образованием, хорошим знанием конкретных болезней.

Для объяснения существующей частоты заболеваний диабетом и атеросклерозом предложено несколько гипотез, например концепции «экономного генотипа» [1961] и быстрой мобилизации липидов. Предполагается, что в условиях голодания диабетический генотип обеспечивает более эффективную мобилизацию углеводов, а гены предрасположенности к атеросклерозу способствуют более быстрой мобилизации жиров.

Есть мнение, что такие селективные механизмы, действовавшие в прошлом, когда на протяжении многих поколений голодание было обычным состоянием человека, объясняют высокую частоту больных диабетом и атеросклерозом в настоящее время. К сожалению, ни одна из этих гипотез не согласуется с современными патофизиологическими концепциями углеводного и липидного метаболизма.

44 7. Эволюция человека