sabato 17 marzo 2018

Come il formaggio, il grano e l'alcol hanno modellato l'evoluzione umana

Nel tempo, la dieta ha causato cambiamenti radicali nella nostra anatomia, nel sistema immunitario e forse nel colore della pelle

Tu non sei quello che mangi, esattamente. Ma nel corso di molte generazioni, ciò che mangiamo può plasmare il nostro percorso evolutivo. "La dieta", afferma l'antropologo John Hawks, dell'Università del Wisconsin-Madison, "è stata fondamentale in tutta la nostra storia evolutiva. Negli ultimi milioni di anni ci sono stati cambiamenti nell'anatomia umana, nei denti e nel cranio, che pensiamo siano probabilmente correlati ai cambiamenti nella dieta".

Mentre la nostra evoluzione continua, il ruolo cruciale della dieta non è scomparso. Gli studi genetici dimostrano che gli umani sono ancora in evoluzione, con evidenze di pressioni selettive sui geni che hanno un impatto su tutto, dalla malattia di Alzheimer al colore della pelle fino all'età delle mestruazioni. E ciò che mangiamo oggi influenzerà la direzione che prenderemo domani.

Hai del latte?
Quando i mammiferi sono giovani, producono un enzima chiamato lattasi per aiutare a digerire il lattosio, uno zucchero che si trova nel latte della loro madre. Ma una volta che la maggior parte dei mammiferi diventa adulta, il latte scompare dal menu. Ciò significa che gli enzimi per digerirlo non sono più necessari, quindi i mammiferi adulti di solito smettono di produrli.

Grazie alla recente evoluzione, tuttavia, alcuni umani sfidano questa tendenza.

Circa due terzi degli uomini adulti sono intolleranti al lattosio o hanno una ridotta tolleranza al lattosio dopo l'infanzia. Ma la tolleranza varia notevolmente a seconda della geografia. Tra alcune comunità dell'Asia orientale, l'intolleranza può raggiungere il 90%; anche le persone di origine africana occidentale, araba, greca, ebrea e italiana sono particolarmente inclini all'intolleranza al lattosio.

Gli europei del nord, d'altra parte, sembrano amare il lattosio: il 95% di loro è tollerante, nel senso che continuano a produrre lattasi da adulti. E quei numeri stanno aumentando. "In almeno cinque casi diversi, le popolazioni hanno modificato il gene responsabile della digestione di questo zucchero in modo che rimanga attivo negli adulti", dice Hawks, sottolineando che è più comune tra i popoli in nord Europa, Medio Oriente e Africa orientale.

Il DNA antico mostra quanto sia recente questa tolleranza al lattosio negli adulti, in termini evolutivi. Ventimila anni fa, era inesistente. Oggi, circa un terzo di tutti gli adulti è tollerante.

Questo cambiamento evolutivo fulmineo suggerisce che il consumo diretto di latte deve aver fornito un serio vantaggio di sopravvivenza ai popoli che hanno dovuto far fermentare i latticini per lo yogurt o il formaggio. Durante la fermentazione, i batteri abbattono gli zuccheri del latte compreso il lattosio, trasformandoli in acidi e facilitandone la digestione per quelli con intolleranza al lattosio. Con quegli zuccheri, tuttavia, se ne va una buona parte del contenuto calorico del cibo.

Hawks spiega perché essere in grado di digerire il latte sarebbe stato un vantaggio in passato: "Sei in un ambiente con risorse alimentari ridotte, eccetto che hai del bestiame, pecore, capre o cammelli, e questo ti dà accesso ad una quantità elevata di cibo energetico che i bambini possono digerire ma gli adulti no", dice. "Questa tolleranza consente alle persone di ottenere il 30% in più di calorie dal latte e non si hanno problemi digestivi derivanti dal suo consumo".

Un recente studio genetico ha rilevato che la tolleranza al lattosio negli adulti era meno comune nella Gran Bretagna romana rispetto ad oggi, il che significa che la sua evoluzione è continuata in tutta la storia europea registrata.

Oggigiorno, molti umani hanno accesso a cibi alternativi e al latte privo di lattosio o pillole di lattasi che li aiutano a digerire i latticini regolari. In altre parole, possiamo aggirare alcuni impatti della selezione naturale. Ciò significa che tratti come la tolleranza al lattosio potrebbero non avere gli stessi impatti diretti sulla sopravvivenza o sulla riproduzione che avevano un tempo - almeno in alcune parti del mondo.

"Per quanto ne sappiamo, non fa alcuna differenza per la sopravvivenza e riproduzione in Svezia se riesci a digerire il latte o no. Se compri il cibo al supermercato la tua tolleranza al latte non influisce sulla tua sopravvivenza. Ma fa ancora la differenza in Africa orientale", dice Hawks.

Grano, amido e alcool
Ai giorni nostri, non è raro trovare interi negozi di alimentari dedicati a biscotti, pane e cracker senza glutine. Eppure la digestione del glutine, la principale proteina presente nel grano, è un altro ostacolo relativamente recente nell'evoluzione umana. Gli esseri umani non iniziarono a immagazzinare e mangiare i cereali regolarmente fino a circa 20.000 anni fa, e l'addomesticamento del grano non ebbe inizio seriamente fino a circa 10.000 anni fa.

Dal momento che il grano e la segale sono diventati un alimento base delle diete umane, tuttavia, abbiamo rilevato una frequenza relativamente alta di celiachia. "Guardi questo e dici come è successo?" Chiede Hawks. "È qualcosa che la selezione naturale non avrebbe dovuto fare".

La risposta sta nella nostra risposta immunitaria. Un sistema di geni conosciuti come antigeni leucocitari umani prendono parte alla lotta contro le malattie e spesso producono nuove varianti per combattere le infezioni che cambiano continuamente. Sfortunatamente, per i soggetti con malattia celiaca, questo sistema commette errori e scambia il sistema digestivo per una malattia e attacca il rivestimento dell'intestino.

Nonostante gli ovvi inconvenienti della celiachia, l'evoluzione in corso non sembra renderla meno frequente. Le varianti genetiche alla base della celiachia sembrano essere altrettanto comuni ora come lo sono stati da quando gli umani hanno iniziato a mangiare grano. "Questo è un caso in cui una selezione che riguarda probabilmente malattie e parassiti ha un effetto collaterale che produce la celiachia in una piccola frazione di persone. Questo è un compromesso che la recente evoluzione ci ha lasciato e non è stato un adattamento alla dieta: è stato un adattamento nonostante la dieta", dice Hawks.

I compromessi involontari sono comuni nell'evoluzione. Ad esempio, la mutazione genetica dei globuli rossi che aiuta gli esseri umani a sopravvivere alla malaria può anche produrre la micidiale anemia falciforme.

Altri esempi della nostra continua evoluzione attraverso la dieta sono intriganti ma incerti. Ad esempio, l'amilasi è un enzima che aiuta la saliva a digerire l'amido. Storicamente, le popolazioni agricole dell'Eurasia occidentale e della Mesoamerica hanno più copie del gene associato. Sono stati selezionati per digerire meglio gli amidi? "Questo rende la storia avvincente e potrebbe essere vero. Ma la biologia è complicata e non è del tutto chiaro cosa sia al lavoro o quanto sia importante", dice Hawks.

Più di un terzo degli asiatici orientali - giapponesi, cinesi e coreani - ha una reazione di rossore quando metabolizza l'alcol, perché il processo crea un eccesso di enzimi di acetaldeide tossici. Ci sono forti prove genetiche che questa è stata un'evoluzione recente, negli ultimi 20.000 anni, osserva Hawks.

Dato che la sua comparsa nel genoma può approssimativamente coincidere con l'addomesticamento del riso 10.000 anni fa, alcuni ricercatori suggeriscono che ha impedito alle persone di indulgere nel vino di riso. Tuttavia, le tempistiche non sono determinate con precisione né per la mutazione né per l'addomesticamento del riso. È stato anche suggerito che l'acetaldeide offriva protezione dai parassiti che non erano in grado di digerire la tossina.

"In qualche modo era importante per le popolazioni del passato, perché non era comune e ora lo è", dice Hawks. "È un grande cambiamento, ma non sappiamo davvero perché".

Ancora più importante di quanto pensiamo?
Anche il colore della pelle umana potrebbe cambiare, almeno in parte, come risposta alla dieta (altri fattori, suggeriscono gli studi, includono la selezione sessuale). L'attuale diversità del colore della pelle umana è uno sviluppo relativamente recente. L'ipotesi standard si concentra sulla prevalenza dei raggi UV alle latitudini equatoriali. I nostri corpi hanno bisogno di vitamina D, quindi la nostra pelle la produce quando viene inondata dai raggi UV. Ma troppi raggi UV possono avere effetti dannosi, e i pigmenti più scuri della pelle sono più efficaci nel bloccarli.

Mentre gli umani si muovevano verso latitudini più scure e più fredde, si suppone, la loro pelle non aveva più bisogno di troppa protezione dagli UV e si è schiarita in modo da riuscire a produrre più benefica vitamina D con meno luce solare.

Ma gli studi sul DNA, che mettono a confronto gli ucraini moderni con i loro antenati preistorici, mostrano che il colore della pelle europea è cambiato negli ultimi 5.000 anni. Per spiegare questo, un'altra teoria suggerisce che la pigmentazione della pelle potrebbe essere stata influenzata della dieta, quando i primi agricoltori cominciarono a soffrire di carenza di vitamina D, mentre i loro antenati cacciatori-raccoglitori la ricavavano dagli alimenti animali.

Nina Jablonski, una ricercatrice della La Penn State University, ha dichiarato a Science che la nuova ricerca "dimostra che la perdita di vitamina D dietetica, normale come risultato della transizione verso uno stile di vita più fortemente agricolo, può aver innescato" l'evoluzione della pelle più chiara.

È difficile vedere l'evoluzione in azione. Ma le nuove tecnologie come il sequenziamento del genoma e l'aumentata potenza di calcolo dei computer necessaria per elaborare enormi quantità di dati, consentono di individuare piccole modifiche genetiche che si possono trasformarsi nel corso di molte generazioni in reali cambiamenti evolutivi. Sempre più spesso, i database di informazioni genetiche sono associati a informazioni come storie mediche e fattori ambientali come la dieta, che possono consentire agli scienziati di osservare i modi in cui interagiscono.

Hakhamanesh Mostafavi, un biologo evoluzionista presso la Columbia University, ha scritto uno di questi studi sul genoma che ha analizzato il DNA da 215.000 persone cercando di vedere come continuiamo ad evolverci nell'arco di appena una generazione o due. "Ovviamente la nostra dieta sta cambiando radicalmente oggi, quindi chissà quale effetto evolutivo potrebbe avere", dice Mostafavi. "Potrebbe non avere necessariamente un effetto di selezione diretta ma potrebbe interagire con i geni che controllano un tratto."

La ricerca genetica di Mostafavi ha anche rivelato che alcune varianti che riducono la vita umana, come quella che induce i fumatori ad aumentare il loro consumo di fumo al di sopra della norma, sono ancora attivamente selezionate.

"Vediamo un effetto diretto di questo gene sulla sopravvivenza degli esseri umani oggi", spiega. "E potenzialmente possiamo immaginare che la dieta possa avere lo stesso tipo di effetto. Abbiamo subito così tanti cambiamenti dietetici recentemente, come il fast food per esempio, e non sappiamo ancora quali effetti possono o non possono avere."

Fortunatamente, grazie al lavoro di scienziati come Mostafavi e Hawks, potremmo non avere bisogno di 20.000 anni per scoprirlo.

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