Большинство населения мира в той или иной степени не переносит лактозу. Однако среди людей европейского происхождения и в некоторых частях Африки очень распространена способность переваривать лактозу, содержащуюся в молоке и молочных продуктах. Эта способность вызвана генетической мутацией, которая заставляет носителей ее продолжать вырабатывать фермент, называемый лактазой, и в зрелом возрасте.
Лактоза и лактаза
И человеческое, и коровье молоко богато сахаром, называемым лактозой. Лактоза - это дисахарид, молекула, состоящая из двух более мелких молекул сахара, называемых глюкозой и галактозой. В воде лактозный сахар имеет тенденцию расщепляться на глюкозу и галактозу, но эта реакция идет очень медленно. Фермент лактаза действует как катализатор, облегчая реакцию и заставляя ее происходить очень быстро. Этот фермент состоит из четырех отдельных субъединиц, которые объединяются в единый функционирующий фермент. Каждая субъединица представляет собой длинную цепь из соединенных вместе аминокислот. В целом, если вы подсчитаете количество аминокислот в каждой цепи, в белке будет 4092 аминокислотных единицы.
Условия для функции фермента
Фермент лактаза достигает своей оптимальной эффективности только в том случае, если присутствует магний, а лучше всего работает, когда pH близок к 6. Когда фермент полностью насыщен - другими словами, когда концентрация лактозы настолько высока, что его дальнейшее увеличение не увеличивает скорость реакции - он может расщепить 60 молекул лактозы второй. Механизм, с помощью которого он облегчает реакцию, включает две глутаматные аминокислоты, расположенные в таком Таким образом, как только молекула лактозы прикрепляется к ферменту, эти аминокислоты взаимодействуют, расщепляя ее на два.
Генетика персистенции лактазы
В младенчестве все люди производят фермент лактазу в кишечнике. Однако большинство людей перестают вырабатывать фермент в раннем детстве. Единственная мутация, близкая к гену этого фермента, позволяет продолжать вырабатывать лактазу во взрослом возрасте и, таким образом, переваривать лактозу даже во взрослом возрасте. Эта черта называется стойкостью лактазы, и люди, у которых ее нет, называют непереносимостью лактозы, хотя степень и тяжесть непереносимости лактозы широко варьируются среди людей.
Истоки персистенции лактазы
Люди начали молочное животноводство только около 10 000 лет назад. Существует сильная корреляция между популярностью молочного животноводства в данном регионе и частотой мутации персистенции лактазы. Двумя регионами, где стойкость лактазы наиболее распространена, являются Европа и некоторые африканские страны, оба региона, где молочное животноводство практикуется на протяжении тысячелетий. Это означает, что персистентность лактазы является недавним эволюционным нововведением и что существует сильный естественный отбор, благоприятствующий этой мутации. Это означает, что в регионах, где практиковалось молочное животноводство, люди, которые могли переваривать молочные продукты, имели гораздо больше шансов выжить и иметь дети. Почему способность есть молочные продукты была такой полезной, остается неясным.