научно-популярное приложение к газете "Голос Армении"
Menu

АЛКОГОЛЬ КАК ФАКТОР ЭВОЛЮЦИИ ЧЕЛОВЕКА

Алкоголь известен с незапамятных времен

Несколько лет назад армянские археологи в пещере близ села Арени раскопали самую древнюю из обнаруженных до сих пор винодельню, возраст которой составляет около 6 тыс. лет. Это означает, что на территории современной Армении в IV-V тысячелетиях до н.э. население не только попивало забродивший сок ягод благодатной лозы, но и профессионально занималось виноделием. На восточной окраине Евразийского континента примерно в ту же эпоху древние китайцы также изготовляли дурманящее зелье, но из ферментированной смеси риса, меда и фруктов.

Данное совпадение по времени при огромном расстоянии между двумя неолитическими центрами производства алкогольной продукции, конечно же, не случайно. Оно прямо указывает на то, что потребление этанола (т.е. этилового спирта, входящего в состав любого горячительного напитка) было широко распространенной культурной традицией у наших предшественников на всех континентах планеты и, вероятнее всего, имело глубокие корни, восходящие к ранним этапам эволюции приматов.

В СЕРЕДИНЕ ХХ в. ИЗВЕСТНЫЙ АМЕРИКАНСКИЙ БОТАНИК ДЖОНАТАН САУЭР высказал необычайно смелое для своего времени предположение о том, что исходной причиной возделывания злаков нашими далекими предками были не мука и не хлеб, а пивоварение. По прошествии с тех пор более полувека идея о том, что диетическое предпочтение этанола около 10 тыс. лет тому назад могло вызвать неолитическую революцию, связанную с появлением земледелия, представляется не такой уж неправдоподобной.

Для обоснования данной гипотезы необходимо прежде всего иметь в виду, что ни один из этапов эволюции современного человека не оставил такого глубокого следа в его историческом наследии, как эпоха неолита, которой мы обязаны окультуриванием растений и приручением диких животных. Вместе с тем нет никаких сомнений, что появление земледелия было тесно связано с переработкой зерна после его сбора и пивоварение вскоре стало одной из основных технологий хранения и потребления злаковых культур. Следует также добавить, что мы не имеем убедительных археологических свидетельств об изобретении пивоварения уже на ранних стадиях неолитического периода. Поэтому можно предположить, что открытие реакции брожения стало для наших пращуров неожиданным и радостным событием в длительном процессе поиска оптимальных методов консервации и использования зерновых запасов.

Но наиболее интригующим в истории алкоголя является то, что человек разумный еще задолго до неолита был генетически и физиологически готов к его активному потреблению, на что указывает восстановленный геном нашего предка, жившего около 40 тыс. лет назад. Данный факт стал отправной предпосылкой для исследования роли метанола в процессе перехода древнего человека от собирательства и охоты к земледелию, связанному главным образом с производством злаковых культур.

Для генетика любой ген, связанный с метаболизмом (т.е. расщеплением и выведением из организма) спирта, является удобным инструментом при изучении взаимодействия "генетики" и "культуры". Это активно развивающаяся сегодня область теоретической популяционной генетики, которая рассматривает культурные сдвиги в эпоху неолита с точки зрения законов наследственности.

Данный подход с объединением возможностей двух неродственных дисциплин - естественной и гуманитарной - оказался весьма полезным и плодотворным: установлено, что процессу сопряженной эволюции (коэволюции) биологической и социальной сфер обычно предшествовал "культурный отбор", в результате которого признаки, связанные с культурой (как, например, особенности рациона), стимулировали появление и развитие у наших предков новых признаков. Обратная последовательность этих явлений редко рассматривается в эволюционной генетике, однако недавние достижения в области молекулярной биологии заставили по-новому взглянуть на генетические адаптации, позволившие нашим далеким предшественникам совершить переход от культуры собирательства к производящему обществу.

Обезьянка пьетВ ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА ПЕРВЫМ БЕЛКОМ, КОНТАКТИРУЮЩИМ С АЛКОГОЛЕМ и метаболизирующим его, является фермент алкогольдегидрогеназа класса IV (ADH4), кодируемый геном ADH4. Недавно исследователи задались вопросом: является ли данный механизм дезактивации этанола специфическим для Homosapiens или он уже присутствовал у более ранних форм гоминид? Как выяснилось, во-первых, ферменты группы ADH4 у большинства приматов полностью пассивны по отношению к этанолу. Во-вторых, изменение единственной аминокислоты (аланина на валин) в первичной структуре белка привело к резкому увеличению (почти в 40 раз) его этанолинактивирующей способности. В-третьих, генетическая причина данного изменения (мутация гена ADH4, связанная с заменой одного нуклеотида) возникла независимо у двух далеко расположенных на эволюционном древе приматов - мадагаскарской руконожки из подотряда полуобезьян (называемой также ай-ай, чей образ нам хорошо знаком по персонажу мудрый Морис из мультфильма "Мадагаскар") и ближайшего общего предка африканских человекообразных обезьян и человека.

В галерее экзотических животных ай-ай являет собой пример узкой пищевой специализации. Этот необычный представитель семейства лемуровых добывает пропитание, охотясь на личинок длиннорогого жука. Учитывая тот факт, что поедаемые личинки едва ли являются источником метанола, замена у данного примата аланина на валин в первичной цепи ADH4, вероятнее всего, является ложной мутацией. Однако ай-ай находится в симбиозе с равеналой мадагаскарской (широко известной как "дерево путешественников") и, по-видимому, помогает ее опылению при поедании нектара из крупных соцветий данного растения. В связи с этой привычкой появилось предположение о том, что руконожка питается забродившим нектаром (т.е. содержащим алкоголь), что, однако, фактически еще не подтверждено для данного вида. В то же время известно, что ферментированный нектар входит в диету еще одного из видов обезьян - медленного лори.

Появление и закрепление мутации гена ADH4 в другой группе приматов имеет более убедительное эволюционное объяснение. Ближайший общий предок африканских обезьян (гориллы, шимпанзе и бонобо) и человека жил в Африке предположительно около 10 млн лет назад и, по-видимому, передвигался по земле среди зарослей деревьев и кустарников. Эта точка зрения основана на особенностях строения позвоночника и конечностей гориллы и шимпанзе, связанных с древесно-наземным образом их существования. Наземное перемещение любой обезьяны, использующей для этого полусогнутые задние конечности, является энергетически более затратным. Это позволяет предположить, что основным стимулом для перехода на двуногость у наших далеких предков мог быть поиск на поверхности лесной почвы калорийно богатых продуктов, включающих в том числе переспелые (забродившие) фрукты. По современным наблюдениям, различные виды обезьян (от человекообразных до примитивных форм) с удовольствием поглощают перезрелые фрукты и ягоды, концентрация этанола в которых достигает 0,5-0,6%.

СУЩЕСТВУЮТ ПО КРАЙНЕЙ МЕРЕ ДВЕ ПРИЧИНЫ, ПОЧЕМУ ОБЕЗЬЯНА в умеренном количестве потребляет забродившие фрукты. Во-первых, получаемое вознаграждение от этого процесса довольно существенное: калорийная ценность этанола (7,1 ккал/г) примерно в два раза выше, чем у углеводов (4,1 ккал/г). Во-вторых, вкусовые ощущения при поедании перезревших продуктов очень приятные: ферментация высвобождает глутамат натрия, вследствие чего возникает лакомый кисло-сладкий вкус умами, который традиционно используется в качестве приправы в кухнях народов Дальнего Востока. В связи с этим было даже высказано предположение, что наше вкусовое предпочтение глутамата возникло в тесной эволюционной связи с употреблением в пищу забродивших фруктов. Опираясь на данную идею, была выдвинута гипотеза о коэволюции у приматов фермента ADH4 и двух глутаматовых вкусовых рецепторов - T1R1 и T1R36, ответственных за вкус умами.

Установлено, что обезьяны с низкой активностью ADH4 также употребляют в пищу переспелые фрукты, содержащие тот или иной уровень этанола, и, следовательно, сталкиваются с проблемой переработки алкоголя. К счастью, эволюция не обошла вниманием наших сородичей по отряду приматов: расщепление этилового спирта и его побочных продуктов у них осуществляется под действием других ферментов - ADH1, ADH2, MEOS.

Итак, потребление этанола имеет длительную историю в эволюции приматов. Доля продуктов, содержащих этанол, по мере приспособления ранних гоминид к наземному образу жизни постепенно увеличивалась в их рационе. Если наш общий с человекообразными обезьянами предок обратил свое внимание на забродившие фрукты, чтобы частично возместить энергетические затраты для двуногого передвижения по земле, то 40-кратное увеличение метаболизирующей активности алкогольдегидрогеназы должно было даровать ему определенные селективные преимущества. Специалисты считают, что резкий скачок в эффективности ADH4 был своеобразной стадией предварительной адаптации, которая помогла значительно улучшить нашу приспособленность к окружающим условиям (в том числе к новому рациону) в эпоху неолита - после того, когда люди, относившиеся к тому времени к виду Homosapiens, изобрели процесс и методы прямой ферментации.

Можно рассмотреть и альтернативный сценарий, согласно которому наш неолитический предок придумал и постепенно усовершенствовал технологию брожения по причине своего адаптивного пристрастия к этанолу. С этой точки зрения управляемую ферментацию следует рассматривать как пример культурной экзаптации. Данным термином обозначают процесс, посредством которого формы или структуры, появившиеся в процессе эволюции для выполнения одной определенной функции, отбираются для выполнения других функций. В качестве классического примера обычно рассматривается использование человеком языка для речи, хотя на начальных стадиях эволюции животных данный орган предназначался в основном для отправления функций, связанных с переработкой пищи в ротовой полости.

ИСТИННЫЕ ПРИЧИНЫ ПОЯВЛЕНИЯ УПРАВЛЯЕМОЙ ФЕРМЕНТАЦИИ и - параллельно с этим - зарождения "человека пьющего" (Homoimbibens) все же остаются неопределенными, но ясно, что развитие земледелия и производство молочных продуктов частично зиждились на получении забродивших продуктов и напитков. Неудивительно, что подвергшаяся ферментации пища сегодня составляет около трети рациона у всех народов планеты. Данный необычный поворот (в сравнении с большинством представителей животного мира) в поведении человека в течение долгого времени интересовал антропологов и специалистов по эволюционной биологии, и только недавние работы в области молекулярной генетики позволили прояснить, как и почему это произошло.

АлкоголикиОсновной вывод этих исследований заключается в том, что потребление алкогольсодержащих продуктов у приматов происходило по меньшей мере на протяжении последних 10 млн лет, что привело к появлению у человека и африканских обезьян высокоэффективного фермента, метаболизирующего в организме метанол и его производные. Сохранение у нас данного энзима с момента отделения гоминидов от общего с шимпанзе древа (что произошло около 7 млн лет назад), несомненно, связано с постоянным присутствием алкоголя в рационе наших предков в течение этого времени. Но эта особенность должна иметь определенный эволюционный смысл, который в первую очередь можно связать с высокой калорийностью этанола, что было необходимо нашим предкам в условиях полуголодного существования на протяжении длительной стадии собирательства и охоты. Данное изменение диеты означает также, что наш геном на протяжении нескольких миллионов лет адаптировался к умеренному потреблению алкоголя, что сегодня считается полезным для здоровья человека. Этот временной интервал никак не сопоставим по протяженности с относительно коротким промежутком (около 9-10 тыс. лет) с тех пор, когда технология ферментации позволила людям потреблять напитки с более высоким содержанием этанола по сравнению с его концентрацией в забродивших фруктах.

Быть может, неожиданное открытие дурманящего свойства спирта, содержащегося в пиве, а не использование зерна для производства пищевых продуктов стало причиной перехода наших неолитических предков от охоты и собирательства к оседлому образу жизни, одомашниванию животных и возделыванию земли. Если это было именно так, то алкоголь наряду с прямохождением и членораздельной речью должен рассматриваться в качестве важнейшего фактора эволюции человека. При этом, однако, следует помнить, что умеренное потребление этого продукта на протяжении без малого одного десятка миллионов лет способствовало пышному расцвету нашего рода, а чрезмерное увлечение им всего за несколько тысячелетий может привести к бесславному закату "венца природы".

 

Опубликовано в Лаборатория
Прочитано 2445 раз
Оцените материал
(7 голосов)

Похожие материалы (по тегу)

Оставить комментарий

Убедитесь, что вы вводите (*) необходимую информацию, где нужно
HTML-коды запрещены

Наверх