اجداد انسان چگونه با هضم نشاسته سازگار شدند؟

از پیراشکی و بیسکوییت گرفته تا پوره سیب‌زمینی، به محض اینکه خوراکی‌های حاوی نشاسته را در دهان می‌گذاریم، آنزیم تجزیه‌کننده‌ی نشاسته در بزاق که به عنوان «آمیلاز» شناخته می‌شود، فرآیند تجزیه‌ی نشاسته را آغاز می‌کند. اما آیا نیاکان ما از ابتدا با هضم نشاسته سازگار بوده‌اند؟ آمیلاز در جوامع باستانی، چه نقشی در سازگاری با رژیم‌های غذایی غنی از نشاسته ایفا کرده است؟ دو مطالعه‌ی جدید نشان می‌دهند که انسان‌های باستانی، از تنوع ژنتیکی بالایی در زمینه‌ی تولید آمیلاز برخوردار بودند.

آنزیم آمیلاز، نقشی اساسی را در تکامل انسان‌ها و سازگاری با منابع غذایی جدید ایفا کرده است. براساس یافته‌ها، نیاکان ما در دو موج تاریخی مهم به تعداد بیشتری از ژن‌های آمیلاز مجهز شدند: نخستین موج چند صد هزار سال پیش، احتمالاً هم‌زمان با آشنایی انسان‌ها با پخت‌وپز و دومین موج، با آغاز انقلاب کشاورزی در زمانی حدود ۱۲ هزار سال پیش رخ داد.

عمر گوکجومن، ژنتیک‌دان در دانشگاه بوفالو و سرپرست یکی از مطالعه‌ها که نتایج آن در مجله ساینس منتشر شد، به نیویورک‌تایمز گفت: «ترکیب توانایی‌های سازگاری با محیط‌های گوناگون و تغییر رژیم غذایی، از ویژگی‌های عمده‌ای است که ما را به انسان تبدیل می‌کند.»

مطالعه‌ی گروه گوکجومن نشان می‌دهد که با تغییر رژیم غذایی در جوامع باستانی، تعداد ژن‌های آمیلاز در افراد نیز تغییر کرده است. گوکجومن می‌گوید امروزه افرادی که ژن‌های آمیلاز کمتری دارند، ممکن است نسبت به بیماری‌هایی مانند دیابت که رژیم‌های غذایی پرنشاسته به گسترش آن‌ها دامن می‌زند، آسیب‌پذیرتر باشند. یافته‌های مطالعه، ممکن است در آینده به ابداع روش‌های درمانی جدید مبتنی بر آمیلاز منجر شود.

اولین نشانه‌ها از تاریخ شگفت‌انگیزی که در دهان انسان پنهان است، در دهه ۱۹۶۰ کشف شد. در آن زمان، دانشمندان دریافتند که در بزاق برخی افراد آمیلاز بیشتری تولید می‌شود. اما در سال‌های اخیر، با پیشرفت فناوری توالی‌یابی دی‌ان‌ای، امکان مطالعه‌ی دقیق ژن‌های آمیلاز و شناسایی تنوع آن‌ها نیز فراهم شده است.

هر دو گروه پژوهشی دکتر سودمنت و دکتر گوکجومن، طیف گسترده‌ای از نسخه‌های ژن آمیلاز را در دی‌ان‌ای افراد شناسایی کرده‌اند. برخی فقط یک نسخه ژن آمیلاز بر روی هر کروموزوم داشتند، در حالی که بسیاری از افراد نسخه‌های بیشتری از این ژن را در کروموزوم‌های خود حمل می‌کردند. در برخی موارد، تعداد حتی تا ۱۱ نسخه می‌رسید.

تعداد بالای نسخه‌های آمیلاز، انسان‌ها را به طور چشمگیری از دیگر گونه‌ها متمایز می‌کند. شامپانزه‌ها و سایر میمون‌ها نیز آمیلاز تولید می‌کنند، اما فقط یک ژن برای این آنزیم دارند.

گروه گوکجومن به شواهدی از فسیل‌ها درمورد افزایش تعداد ژن‌های آمیلاز در نیاکان ما دست یافته‌اند. محققان بخش‌هایی از دی‌ان‌ای را از استخوان‌های انسان‌های شکارچی گردآورنده‌ای که ۴۵ هزار سال پیش زندگی می‌کردند، استخراج کرده و تخمین زدند که این انسان‌ها حدود پنج نسخه از ژن‌های آمیلاز داشتند. بررسی فسیل‌های نئاندرتال‌ها نیز وجود چندین نسخه از ژن آمیلاز را تأیید کرد.

گوکجومن می‌گوید با توجه به این موضوع که نیاکان مشترک انسان‌های مدرن و نئاندرتال‌ها بیش از ۶۰۰ هزار سال پیش می‌زیسته‌اند، ممکن است نسخه‌های اضافی ژن‌های آمیلاز در همان زمان تکامل یافته باشد؛ شاید در دورانی که این انسانیان توانایی مهار آتش را به دست آورده بودند.

پیش از ظهور پخت‌وپز، نیاکان ما نمی‌توانستند از گیاهان غده‌مانند و گیاهان نشاسته‌دار خام به‌خوبی استفاده کنند؛ اما گرمای آتش، بافت‌های سخت این گیاهان را می‌شکست و هضم آن‌ها را آسان‌تر می‌کرد. گوکجومن می‌گوید: «اثر تغییر ایجاد‌شده توسط پخت‌وپز، به‌اندازه‌ی تفاوت شب و روز بود.»

گوکجومن معتقد است که با وابستگی بیشتر انسان‌ها به نشاسته در رژیم غذایی، انتخاب طبیعی به سود افرادی عمل کرد که آمیلاز بیشتری در بزاق خود تولید می‌کردند؛ چرا که آنزیم‌های اضافی می‌توانستند به جذب مواد مغذی بیشتری کمک کنند.