Lielākā daļa pasaules iedzīvotāju zināmā mērā nepanes laktozi. Tomēr starp Eiropas izcelsmes cilvēkiem un dažās Āfrikas daļās spēja sagremot pienā un piena produktos esošo laktozi ir ļoti izplatīta. Šo spēju rada ģenētiska mutācija, kas liek tiem, kuri to nēsā, arī pieaugušā vecumā turpināt ražot fermentu, ko sauc par laktāzi.
Laktoze un laktāze
Gan cilvēka, gan govs pienā ir daudz cukura, ko sauc par laktozi. Laktoze ir disaharīds, molekula, kas iegūta, apvienojot divas mazākas cukura molekulas ar nosaukumu glikoze un galaktoze. Ūdenī laktozes cukurs mēdz sadalīties glikozē un galaktozē, taču šī reakcija ir ļoti lēna. Enzīms laktāze darbojas kā katalizators, lai atvieglotu reakciju un panāktu, ka tā notiek ļoti ātri. Šis ferments sastāv no četrām atsevišķām apakšvienībām, kas kopā veido vienu funkcionējošu fermentu. Katra apakšvienība ir gara kopā savienota aminoskābju ķēde. Kopumā, ja saskaita aminoskābju skaitu katrā ķēdē, olbaltumvielā ir 4092 aminoskābju vienības.
Nosacījumi fermentu darbībai
Laktāzes enzīms optimāli darbojas tikai tad, ja ir magnijs, un tas vislabāk darbojas, ja pH ir tuvu 6. Kad ferments ir pilnībā piesātināts - citiem vārdiem sakot, kad laktozes koncentrācija ir tik augsta, ka palielinot to vēl vairāk, reakcijas ātrums nepalielinās - tas var sadalīt 60 laktozes molekulas a otrais. Mehānisms, ar kuru tas atvieglo reakciju, ietver divas glutamāta aminoskābes, kas atrodas šādā tādā veidā, ka tad, kad laktozes molekula pielīp fermentam, šīs aminoskābes sadarbojas, sadalot to divi.
Laktāzes noturības ģenētika
Zīdaiņu vecumā visi cilvēki zarnās ražo laktāzes enzīmu. Tomēr lielākā daļa cilvēku agrā bērnībā pārtrauc fermenta ražošanu. Viena mutācija, kas ir tuvu šī enzīma gēnam, ļauj turpināt laktāzes ražošanu pieaugušā vecumā - un tādējādi sagremot laktozi pat pieauguša cilvēka vecumā. Šo īpašību sauc par laktāzes noturību, un cilvēki, kuriem tās trūkst, tiek uzskatīti par laktozes nepanesīgiem, lai gan indivīdu vidū laktozes nepanesības pakāpe un smagums ir ļoti atšķirīgs.
Laktāzes noturības pirmsākumi
Cilvēki piensaimniecību sāka tikai pirms kādiem 10 000 gadiem. Pastāv cieša korelācija starp piena lopkopības popularitāti noteiktā reģionā un laktāzes noturības mutācijas biežumu. Divi reģioni, kur laktāzes noturība ir visizplatītākā, ir Eiropa un dažas Āfrikas valstis, abi reģioni, kur piena lopkopība tiek praktizēta tūkstošiem gadu. Tas nozīmē, ka laktāzes noturība ir nesena evolūcijas inovācija un ka ir notikusi spēcīga dabiskā atlase, kas veicina šo mutāciju, tas nozīmē, ka reģionos, kur praktizēja piena lopkopību, cilvēki, kuri spēja sagremot piena produktus, daudz biežāk izdzīvoja un to izdzīvoja bērni. Kāpēc spēja ēst piena produktus bija tik izdevīga, joprojām nav skaidrs.