По-голямата част от населението на света е до известна степен непоносимост към лактоза. Сред хората от европейски произход и в някои части на Африка обаче способността за смилане на лактозата в млякото и млечните продукти е много разпространена. Тази способност се дължи на генетична мутация, която кара тези, които я носят, да продължават да произвеждат ензим, наречен лактаза, и в зряла възраст.
Лактоза и лактаза
Както човешкото, така и кравето мляко са богати на захар, наречена лактоза. Лактозата е дизахарид, молекула, получена чрез комбиниране на две по-малки захарни молекули, наречени глюкоза и галактоза. Във вода лактозната захар има тенденция да се разпада на глюкоза и галактоза, но тази реакция е много бавна. Ензимът лактаза действа като катализатор, за да улесни реакцията и да я осъществи много бързо. Този ензим се състои от четири отделни субединици, които се обединяват, за да образуват един функциониращ ензим. Всяка субединица е дълга верига от аминокиселини, нанизани заедно. Като цяло, ако преброите броя на аминокиселините във всяка верига, в протеина има 4092 аминокиселинни единици.
Условия за ензимна функция
Лактазният ензим постига оптималната си ефективност само ако присъства магнезий и функционира най-добре, когато рН е близо до 6. Когато ензимът е напълно наситен - с други думи, когато концентрацията на лактоза е толкова висока, че увеличаването му допълнително не увеличава скоростта на реакцията - може да разгради 60 молекули лактоза a второ. Механизмът, чрез който той улеснява реакцията, включва две глутаматни аминокиселини, разположени в такава начин, че след като лактозната молекула се придържа към ензима, тези аминокиселини си сътрудничат при разделянето му две.
Генетика на лактазната устойчивост
Като бебета всички хора произвеждат ензима лактаза в червата си. Повечето хора обаче престават да произвеждат ензима в ранна детска възраст. Единична мутация, близка до гена на този ензим, ви позволява да продължите да произвеждате лактаза и в зряла възраст - и по този начин да усвоите лактозата дори като възрастен. Тази характеристика се нарича устойчивост на лактаза и за хората, които я липсват, се казва, че са с непоносимост към лактоза, въпреки че степента и тежестта на непоносимостта към лактоза варират в широки граници сред индивидите.
Произход на лактазната устойчивост
Хората са започнали млекопроизводството едва преди около 10 000 години. Съществува силна връзка между популярността на млекопроизводството в даден регион и честотата на мутация на персистиране на лактазата. Двата региона, в които персистирането на лактазата е най-често, са Европа и някои африкански страни, и двата региона, в които млечното отглеждане се практикува от хилядолетия. Това предполага, че персистирането на лактазата е скорошна еволюционна иновация и че има силен естествен подбор, благоприятстващ тази мутация, което означава, че в регионите, където се практикува млечно животновъдство, хората, които могат да смилат млечни продукти, са много по-склонни да оцелеят и да имат деца. Защо способността да се яде млечни продукти е била толкова полезна, остава неясно.