Flertallet av verdens befolkning er til en viss grad laktoseintolerant. Blant mennesker av europeisk avstamning og i visse deler av Afrika er imidlertid evnen til å fordøye laktosen i melk og meieriprodukter veldig vanlig. Denne evnen er forårsaket av en genetisk mutasjon som får de som bærer den til å fortsette å produsere et enzym kalt laktase langt inn i voksen alder.
Laktose og laktase
Både menneske- og kumelk er rik på et sukker som kalles laktose. Laktose er et disakkarid, et molekyl laget ved å kombinere to mindre sukkermolekyler kalt glukose og galaktose. I vann har laktosesukkeret en tendens til å bryte ned til glukose og galaktose, men denne reaksjonen er veldig treg. Enzymet laktase fungerer som en katalysator for å lette reaksjonen og få den til å skje veldig raskt. Dette enzymet består av fire separate underenheter som kommer sammen for å danne et enkelt fungerende enzym. Hver underenhet er en lang kjede av aminosyrer strammet sammen. Til sammen, hvis du teller opp antall aminosyrer i hver kjede, er det 4 092 aminosyreenheter i proteinet.
Betingelser for enzymfunksjon
Laktaseenzymet oppnår bare optimal ytelse hvis magnesium er til stede, og det fungerer best når pH er nær 6. Når enzymet er fullstendig mettet - med andre ord når konsentrasjonen av laktose er så høy at å øke det ytterligere øker ikke reaksjonshastigheten - det kan bryte ned 60 molekyler laktose a sekund. Mekanismen ved hvilken det letter reaksjonen involverer to glutamataminosyrer som ligger i et slikt slik at når laktosemolekylet holder seg til enzymet, samarbeider disse aminosyrene om å dele det inn to.
Genetikk av laktasepersistens
Som spedbarn produserer alle mennesker laktaseenzymet i tarmene. De fleste mennesker slutter imidlertid å produsere enzymet i tidlig barndom. En enkelt mutasjon nær genet for dette enzymet gjør at du kan fortsette å produsere laktase i voksen alder - og dermed fordøye laktose selv som voksen. Dette trekk kalles laktase-utholdenhet, og folk som mangler det sies å være laktoseintolerant, selv om omfanget og alvorlighetsgraden av laktoseintoleranse varierer mye mellom individer.
Opprinnelsen til laktasepersistens
Mennesker begynte bare melkeproduksjon for rundt 10 000 år siden. Det er en sterk sammenheng mellom melkeproduksjonens popularitet i en gitt region og hyppigheten av laktase-persistensmutasjonen. De to regionene der laktasepresistens er vanligst er Europa og noen afrikanske land, begge regioner der melkeproduksjon har vært praktisert i årtusener. Dette innebærer at laktasepresistens er en nylig evolusjonær innovasjon, og at det har vært sterkt naturlig utvalg som favoriserer denne mutasjonen, som betyr at i regioner der melkeproduksjon ble praktisert, var det mye mer sannsynlig at folk som kunne fordøye melkeprodukter ville overleve og ha barn. Hvorfor evnen til å spise meieri var så gunstig er fortsatt uklart.