Tej, hús és vér: hogyan táplálja a diéta a természetes szelekciót a maszájokban

A cikk újbóli megtekintéséhez látogasson el a Saját profil oldalra, majd tekintse meg a mentett híreket.

* Ez a bejegyzés kissé eltér a blog szokásos díjától, mivel egy olyan cikket tárgyalok, amelyen társszerző vagyok. ** Munkatársaimmal csak egy papírt tettünk fel a PLOS ONE nyílt hozzáférésű folyóiratba. Elemeztük a kenyai maasai törzs tagjainak genetikai adatait, és kimutattuk a laktáz-perzisztenciával és a koleszterin-szabályozással kapcsolatos pozitív szelekció alatt álló géneket.
*

A maszájok egy pásztortörzs, amely Kenyában és Észak-Tanzániában él. Hagyományos étrendjük szinte teljes egészében tejből, húsból és vérből áll. Kalóriájuk kétharmada zsírból származik, és naponta 600 - 2000 mg koleszterint fogyasztanak. Ennek a számnak a perspektívába helyezése érdekében az Amerikai Szívszövetség napi 300 mg koleszterinszint alatti fogyasztását javasolja .__ A magas zsírtartalmú és magas koleszterinszintű étrend ellenére a maszájok alacsony arányú betegségekkel járnak, amelyek jellemzően ilyen étrendhez kapcsolódnak. alacsony a vérnyomása, az általános koleszterinszintjük alacsony, alacsony a koleszterin epekövek előfordulása, valamint alacsony a koszorúér-megbetegedések, például az érelmeszesedés.

Még figyelemre méltóbbak Taylor és Ho 1971-es tanulmányának eredményei. A Maasai két csoportját 8 héten át kontrollált diétával etették. Az egyik csoport - a kontrollcsoport - kalóriában gazdag ételt kapott. A másik csoport ugyanolyan étrendet alkalmazott, de további 2 gramm koleszterint naponta. Mindkét étrend kis mennyiségben tartalmazott radioaktív nyomjelzőt (szén 14). (Soha nem kapna jóváhagyást egy ilyen vizsgálatra, és jó okkal.) A vér- és ürülékminták ellenőrzésével a tudósok felfedezték, hogy a két csoport vérében alapvetően azonos az összes koleszterinszint. A nagy dózisú koleszterin fogyasztása ellenére ezeknek az egyéneknek a koleszterinszintjük megegyezett a kontroll csoportéval.

A szerzők így fejezték be tanulmányukat:

Ez arra késztetett bennünket, hogy közvetlen bizonyítás nélkül azt hihessük, hogy a maszájoknak vannak alapvetően különböző genetikai tulajdonságaik, amelyek azt eredményezik, hogy kiváló biológiai mechanizmusokkal rendelkeznek a hiperkoleszterémia elleni védelemben

Ezeknek az eredményeknek az ösztönzésével célul tűztük ki a Maasai-ban szelekció alatt álló gének azonosítását e szokatlan étrendi nyomás eredményeként. Felkutattuk a genomot, és a természetes szelekció genetikai aláírásait kerestük a munkahelyen.

Adataink a Nemzetközi HapMap Projektből származnak, amely egy kísérleti kísérlet, amelynek célja az emberek genetikai sokféleségének tanulmányozása. A HapMap projekt DNS-t gyűjtött genetikailag sokféle emberi populációból származó afrikai, ázsiai és európai származású embercsoportokból. Anonimizált adataik ingyenesen nyilvánosan hozzáférhetők. A HapMap populációk egyike a kenyai Kinyawa-ból származó maszájok egy csoportja (n = 156), erre a populációra koncentrálunk.

A HapMap nem szekvenálja a teljes genomokat, mivel ez az adatgyűjtéskor megfizethetetlenül drága lett volna. Ehelyett parancsikont alkalmaznak. Ha megfogadod a DNS-szekvenciámat, és a sajátodhoz sorolom, akkor a két szekvencia körülbelül 99,9% -ban hasonló lesz. De ezerszer vagy egyszer, csak egyszer lesz különbség. Lehet, hogy van A-je, ahol nekem C. van. A HapMap csoport éppen ezeken a helyeken méri a DNS-szekvenciát, ahol az emberekről ismert, hogy eltérnek egymástól. Lényegében mintavételezik a genomot, csak azokat a helyeket vizsgálják meg, ahol várhatóan variációt látunk. A szakterület szakzsargonjában ezt a módszert nevezik egyetlen nukleotid polimorfizmusok vagy SNP-k (ejtsd: snips) keresésére.

Ha megvan az adatok, mit tehet velük? Szerettük volna észlelni a természetes szelekció jeleit. A szelekció felismerésének alapgondolata a genomi adatokban meglehetősen egyszerű, és a nemhez kapcsolódik. Minden termelt spermium vagy petesejt egyetlen genomot tartalmaz, amely a szüleitől örökölt két genomkészlet összekeverésével jön létre. Így tekintve a szex szerepe az, hogy a populációban levő genomokat új kombinációkba keverje. Ha összehasonlítja egy embercsoport DNS-szekvenciáját, látni fogja ennek a keveredésnek a jeleit.

Most természetes választékot adhat a keverékhez. Mi történik, ha az egyén új mutációval születik, amely a túlélésének kedvez? Idővel arra számíthat, hogy ennek a mutációnak a gyakorisága növekszik. Ennek az egyénnek a leszármazottai felülreprezentáltak lesznek a populációban, mivel az ezzel a jó mutációval rendelkező emberek töredéke nő. Lényegében __ az ilyen szelekció ujjlenyomata csökkenti a genomi sokféleséget. __ (Itt leírok egy speciális szelekciós modellt, amelyet pozitív természetes szelekciónak nevezünk. Néhány más típusú szelekció növelheti a sokféleséget, például a vírusokkal történő szelekció, hogy elkerüljék a gazdájuk immunrendszere által történő felismerést.)

Végül új mutációk fognak bekúszni, és a nemi szaporodás generációi visszaépítik a sokszínűséget. Ha azonban a sokféleség elvesztése elég hirtelen történt (erős választék) és nem is olyan régen, akkor még ma is észlelheti. Vannak statisztikai tesztek (Fst, iHS, XP-EHH), amelyek hivatalosan kimutathatják, hogy az adott régióban a diverzitás csökkenése elegendő-e a szelekció következtetéséhez. Sabeti és munkatársai rendelkeznek egy szép áttekintő cikkel, amely a rendelkezésre álló különböző módszereket tárgyalja a szelekció genomi adatok felhasználásával történő kimutatására.

Három különböző módszert alkalmaztunk a szelekció kimutatására, és a kiválasztott legjobb jelölt régióinkat legalább két módszer jelentősnek tartja.

A szelekció legerősebb jele a 2. kromoszómán egy olyan régió volt, amely tartalmazta a LCT géntermelő laktázt, az enzimet, amely lebontja a tejben lévő laktózt. Érdekes módon az összes felnőtt emlős alapértelmezett állapota az, hogy felnőttkorban leállítja a laktáz termelését - őseink valamennyien „laktóz-intoleránsak” voltak. Ennek evolúciós szempontból van értelme, arra kényszeríti a gyermekeket, hogy elválasszák a tejet, és felszabadítja az anyák erőforrásait. Kiderült, hogy különböző mutációk halmozódtak fel, amelyek európai és afrikai pasztoristák számára lehetővé tették a tej megemésztését. Közülünk, akiknek az ősei nem voltak pásztorok, még mindig gondjaink vannak a tej megemésztésével.

Ez a szelektív söpörés klasszikus példája - a mutáció előnyt biztosít (a tej megemésztésének képességét), majd futótűzként söpri végig a populációt. Ezt az eredményt Sarah Tishkoff és munkatársai korábban már leírták az európai populációkban, valamint az afrikai populációkban (beleértve a masaszákat is). Tekintettel arra, hogy a maszájok nagy mennyiségű tejet fogyasztanak, nem meglepő, hogy ezen a lokuszon nagyon erős jelet látunk. Az eredmény megerősítéséhez szekvenáltuk a DNS-t ebben a régióban, és bizony, azt tapasztaltuk, hogy a HapMap Maasai mintákban jelen volt az egyik Tishkoff által azonosított laktáz-perzisztencia, amely mutációkat okozott.

Az általunk használt két szelekciós teszt megköveteli, hogy összehasonlítson egy másik populációval. Referenciapopulációként a kenyai Luhya-t választottuk. Az adatokban szereplő összes fehérjét megváltoztató mutáció közül az egyik, amely a legnagyobb népességkülönbséget mutatta a maszájok és a luhyák között (Fst-vel mérve), egy zsírsavat kötő fehérje génjében található FABP1. Ez a fehérje a májban expresszálódik, és a Maasai-ban nagyobb gyakorisággal előforduló változat az északnémet nőknél (n = 826) és a magas zsírtartalmú étrendet fogyasztó francia kanadai férfiaknál (n = 623) a koleszterinszint csökkenésével jár. ). Ezenkívül a magas zsírtartalmú és magas koleszterintartalmú étrendet fogyasztó egereken végzett vizsgálatok azt mutatták, hogy a FABP1 fehérje deaktiválása védelmet nyújt az elhízás ellen és alacsonyabb trigliceridszintet eredményez a májban, összehasonlítva az azonos étrendben lévő normál egerekkel. Ezek az eredmények azt sugallják, hogy ez a fehérje szerepet játszik a lipid homeosztázis szabályozásában, és a választása a Maszájban diétával kapcsolatos lehet.

A 7. kromoszómán a szelekció kimutatására használt módszerek közül két olyan géncsoportot azonosított, amelyek a 3A citokróm P450 alcsaládba tartoznak (CYP3A). Ez a géncsalád részt vesz a gyógyszer metabolizmusában, a zsírsavak oxidálásában és a szteroidok koleszterinszintézisében.

A számítási módszerek csak idáig vezethetnek. Meghatároztuk azokat a géneket a jelölt régiókban, amelyek pozitív természetes szelekción esnek át a Maasai-ban, esetleg szokatlan étrendjük miatt. De a szelekció esete csak egy kísérleti tanulmány segítségével érhető el, amelynek célja e gének szerepének kezelése a koleszterin homeosztázis fenntartásában. Reméljük, hogy együttműködünk kísérleti biológusokkal, hogy tovább vigyük ezeket a hipotéziseket és megvizsgáljuk szerepüket a maszáj evolúciótörténetében.

Tehát menjen át a PLOS-hoz, nézze meg a papírt, és tudassa velünk, mit gondol.

Frissítés: Itt van egy másik blogbejegyzés, amely a papírt tárgyalja, és inkább a maszáj vegyes genetikai összetételére összpontosít.

Referenciák:

Kshitij Wagh, Aatish Bhatia, Gabriela Alexe, Anupama Reddy, Vijay Ravikumar, Michael Seiler, Michael Boemo, Ming Yao, Lee Cronk, Asad Naqvi, Shridar Ganesan, Arnold J. Levine, Gyan Bhanot (2012). Laktáz-perzisztencia és lipid út kiválasztása a maszájokban PLOS ONE, 7 (9): 10.1371/folyóirat.pone.0044751

Ha szeretne többet megtudni a szelektív seprésekről, élvezheti a Miért vesztették el a lepkék foltjait című bejegyzésemet, és a macskák nem szeretik a tejet. Mesék az evolúcióról napjainkban.