Dauguma pasaulio gyventojų tam tikru laipsniu netoleruoja laktozės. Tačiau tarp europietiškos kilmės žmonių ir tam tikrose Afrikos vietose gebėjimas virškinti piene ir pieno produktuose esančią laktozę yra labai dažnas. Šį gebėjimą lemia genetinė mutacija, dėl kurios ją nešantys žmonės ir toliau gamina fermentą, vadinamą laktaze, iki pilnametystės.
Laktozė ir laktazė
Tiek žmogaus, tiek karvės piene yra daug cukraus, vadinamo laktoze. Laktozė yra disacharidas - molekulė, pagaminta sujungus dvi mažesnes cukraus molekules, pavadintas gliukoze ir galaktoze. Vandenyje laktozės cukrus linkęs skaidytis į gliukozę ir galaktozę, tačiau ši reakcija vyksta labai lėtai. Fermentas laktazė veikia kaip katalizatorius, palengvinantis reakciją ir ją labai greitai įvykstant. Šį fermentą sudaro keturi atskiri subvienetai, kurie sujungiami ir sudaro vieną veikiantį fermentą. Kiekvienas subvienetas yra ilga aminorūgščių grandinė, sujungta kartu. Iš viso, jei suskaičiuosite kiekvienos grandinės aminorūgščių skaičių, baltyme yra 4092 aminorūgščių vienetai.
Fermentų funkcijos sąlygos
Laktazės fermentas optimaliai veikia tik tuo atveju, jei yra magnio, ir jis geriausiai veikia, kai pH yra artimas 6. Kai fermentas yra visiškai prisotintas - kitaip tariant, kai laktozės koncentracija yra tokia didelė, kad padidinus jį toliau, reakcijos greitis nepadidėja - jis gali suskaidyti 60 laktozės molekulių a antra. Mechanizmas, palengvinantis reakciją, apima dvi glutamato aminorūgštis, esančias tokioje a laktozės molekulei prilipus prie fermento, šios amino rūgštys bendradarbiauja jį skaidydamos du.
Laktazės patvarumo genetika
Būdami kūdikiai, visi žmonės žarnyne gamina laktazės fermentą. Tačiau dauguma žmonių nustoja gaminti fermentą ankstyvoje vaikystėje. Viena mutacija, artima šio fermento genui, leidžia tęsti laktazės gamybą iki pilnametystės - taigi virškinti laktozę net ir suaugusi. Šis bruožas vadinamas laktazės patvarumu, o žmonės, kuriems jos trūksta, netoleruoja laktozės, nors laktozės netoleravimo mastas ir sunkumas labai skiriasi.
Laktazės patvarumo ištakos
Pienininkystę žmonės pradėjo tik maždaug prieš 10 000 metų. Yra stipri koreliacija tarp pienininkystės populiarumo tam tikrame regione ir laktazės patvarumo mutacijos dažnio. Du regionai, kuriuose dažniausiai pasitaiko laktazės patvarumas, yra Europa ir kai kurios Afrikos šalys - abu regionai, kuriuose pieno ūkis buvo vykdomas tūkstantmečius. Tai reiškia, kad laktazės patvarumas yra nauja evoliucinė naujovė ir kad buvo stipri natūrali atranka, palanki šiai mutacijai, tai reiškia, kad regionuose, kur buvo vykdoma pienininkystė, žmonės, galintys virškinti pieno produktus, daug labiau išgyveno ir išgyveno vaikai. Kodėl sugebėjimas valgyti pieno produktus buvo toks naudingas, lieka neaišku.