Більшість світового населення певною мірою не переносить лактозу. Однак серед людей європейського походження та в деяких районах Африки здатність перетравлювати лактозу в молоці та молочних продуктах дуже поширена. Ця здатність зумовлена генетичною мутацією, яка змушує тих, хто її несе, продовжувати виробляти фермент, який називається лактаза, і в дорослому віці.
Лактоза та лактаза
Як людське, так і коров’яче молоко багаті на цукор, який називається лактозою. Лактоза - це дисахарид, молекула, що утворюється поєднанням двох менших молекул цукру, що називаються глюкозою і галактозою. У воді лактозний цукор має властивість розщеплюватися до глюкози та галактози, але ця реакція відбувається дуже повільно. Фермент лактаза діє як каталізатор, щоб полегшити реакцію і зробити це дуже швидко. Цей фермент складається з чотирьох окремих субодиниць, які об’єднуються, утворюючи єдиний функціонуючий фермент. Кожна субодиниця - це довгий ланцюг амінокислот, нанизаних між собою. У цілому, якщо підрахувати кількість амінокислот у кожному ланцюжку, у білку є 4092 амінокислотних одиниць.
Умови функціонування ферменту
Фермент лактази досягає своїх оптимальних показників лише за наявності магнію, і найкраще він функціонує, коли рН близький до 6. Коли фермент повністю насичений - іншими словами, коли концентрація лактози настільки висока, що збільшуючи його далі, не збільшує швидкість реакції - він може розщепити 60 молекул лактози a друге. Механізм, за допомогою якого він полегшує реакцію, включає дві амінокислоти глутамату, розташовані в такому таким чином, як тільки молекула лактози прилипає до ферменту, ці амінокислоти співпрацюють, розщеплюючи його два.
Генетика стійкості лактази
Будучи немовлятами, усі люди виробляють фермент лактази в кишечнику. Однак більшість людей перестають виробляти фермент у ранньому дитинстві. Одна мутація, близька до гена цього ферменту, дозволяє продовжувати виробляти лактазу і в зрілому віці - і, таким чином, перетравлювати лактозу навіть у дорослому віці. Ця ознака називається стійкістю до лактази, і люди, яким її бракує, кажуть, що не переносять лактозу, хоча ступінь та тяжкість непереносимості лактози у різних людей сильно варіюються.
Витоки лактазної стійкості
Люди почали займатись молочним виробництвом лише близько 10 000 років тому. Існує сильна кореляція між популярністю молочного скотарства в даному регіоні та частотою мутації персистенції лактази. Два регіони, де персистування лактази є найбільш поширеним, - це Європа та деякі африканські країни, обидва регіони, де молочне тваринництво практикується протягом тисячоліть. Це означає, що стійкість лактази є останнім еволюційним нововведенням і що існує сильний природний відбір, що сприяє цій мутації, це означає, що в регіонах, де практикували молочне тваринництво, люди, які могли перетравлювати молочні продукти, мали набагато більше шансів вижити і мати діти. Чому здатність їсти молочні продукти була настільки корисною, залишається незрозумілим.
