Laktase-Persistenz - Lactase persistence

Laktasepersistenz ist die fortgesetzte Aktivität des Lactase - Enzyms im Erwachsenenalter. Da die einzige Funktion der Laktase die Verdauung von Laktose in der Milch ist , wird die Aktivität des Enzyms bei den meisten Säugetierarten nach dem Absetzen drastisch reduziert . In einigen menschlichen Populationen hat sich die Laktase-Persistenz jedoch in letzter Zeit als Anpassung an den Verzehr von nichtmenschlicher Milch und Milchprodukten über das Säuglingsalter hinaus entwickelt. Die Mehrheit der Menschen auf der ganzen Welt bleibt Laktase-intolerant und ist daher als Erwachsene von unterschiedlichem Grad an Laktoseintoleranz betroffen . Jedoch sind nicht alle genetisch laktaseunbeständigen Individuen merklich laktoseintolerant, und nicht alle laktoseintoleranten Individuen haben den Laktase-Nichtpersistenz- Genotyp .

Globale Verbreitung des Phänotyps Laktasepersistenz

Prozentsatz der Erwachsenen, die Laktose in der indigenen Bevölkerung der Alten Welt verdauen können

Die Verteilung des Phänotyps Laktasepersistenz (LP) oder die Fähigkeit, Laktose bis ins Erwachsenenalter zu verdauen, ist weltweit nicht einheitlich. Die Häufigkeit der Laktase-Persistenz ist sehr variabel. In Europa ist die Verteilung des Laktase-Persistenz-Phänotyps klinal, mit Häufigkeiten von 15–54 % im Südosten bis 89–96 % im Nordwesten. Zum Beispiel wird davon ausgegangen, dass nur 17 % der Griechen und 14 % der Sarden diesen Phänotyp besitzen, während etwa 80 % der Finnen und Ungarn und 100 % der Iren Laktase-persistent sind. In ähnlicher Weise ist die Häufigkeit der Laktase-Persistenz in Indien klinal, wobei 72,4% der Nordinder (Delhi) eine Laktase-Persistenz aufwiesen, während nur 33,4% der Südinder sie zeigten.

Auch in Subsahara-Afrika und im Nahen Osten findet man teilweise hohe Häufigkeiten von Laktase-Persistenz. Die häufigste Situation ist jedoch eine mittlere bis niedrige Laktase-Persistenz: mittel (11 bis 32%) in Zentralasien, niedrig (<=5%) bei amerikanischen Ureinwohnern , Ostasiaten, den meisten chinesischen Populationen und einigen afrikanischen Populationen.

In Afrika ist die Verteilung der Laktase-Persistenz „lückenhaft“: Bei benachbarten Populationen werden hohe Häufigkeitsunterschiede beobachtet, beispielsweise zwischen Beja und Nilotes aus dem Sudan. Dies erschwert die Untersuchung der Verteilung der Lactase-Persistenz. Hohe Prozentsätze des Phänotyps der Lactase-Persistenz werden in traditionell pastoralen Populationen wie Fulani und Beduinen gefunden .

Laktasepersistenz ist in Nguni und bestimmten anderen pastoralen Bevölkerungen Südafrikas aufgrund der Milchprodukte, die sie in ihrer Ernährung konsumieren, weit verbreitet. Die Persistenz von Laktase ist bei den Nguni jedoch weniger verbreitet als bei der nordeuropäischen Bevölkerung, da ihr Milchkonsum traditionell hauptsächlich in Form von Amasi (bekannt als Maas in Afrikaans) erfolgte, das weniger Laktose enthält als frische Rohmilch als a Ergebnis des Fermentationsprozesses, den es durchläuft.

Genetik

Prozentsatz der Erwachsenen mit einem bekannten Genotyp der Lactase-Persistenz in der indigenen Bevölkerung der Alten Welt

Mehrere Studien weisen darauf hin, dass das Vorhandensein der beiden Phänotypen „Laktase-Persistenz“ (abgeleiteter Phänotyp) und „Laktase-Nicht-Persistenz ( Hyplaktasie )“ genetisch programmiert ist und dass die Laktase-Persistenz nicht unbedingt durch den Verzehr von Laktose nach der Säugezeit bedingt ist.

Der Phänotyp der Laktase-Persistenz beinhaltet eine hohe mRNA- Expression, eine hohe Laktase-Aktivität und somit die Fähigkeit, Laktose zu verdauen, während der Laktase-nicht-persistente Phänotyp eine niedrige mRNA-Expression und eine niedrige Laktase-Aktivität beinhaltet. Das Enzym Laktase wird vom Gen LCT kodiert .

Hypolactasia ist bekannt , rezessiv und autosomal vererbt, was bedeutet , dass Personen mit dem nonpersistent Phänotyp sein homozygot und erhielt die zwei Kopien eines niedrigen Laktase-Aktivität Allel (die Vorfahren Allel) von ihren Eltern, die homozygot oder zumindest sein kann heterozygot für das Allel. Nur ein Allel mit hoher Aktivität ist erforderlich, um Laktase-persistent zu sein. Die Laktase-Persistenz verhält sich als dominantes Merkmal, da die Hälfte der Laktase-Aktivität ausreicht, um eine signifikante Verdauung von Laktose zu zeigen. Die cis-wirkende Transkriptionsstille des Lactase-Gens ist für den Hypolaktasie-Phänotyp verantwortlich. Darüber hinaus zeigen Studien, dass nur acht Fälle gefunden wurden, in denen die Eltern eines Kindes mit Laktasepersistenz beide hypolaktasisch waren. Während eine Vielzahl von genetischen sowie ernährungsphysiologischen Faktoren die Laktase-Expression bestimmen, wurde kein Beweis für eine adaptive Veränderung der Laktase-Expression innerhalb eines Individuums als Reaktion auf Veränderungen des Laktoseverbrauchs gefunden. Die zwei unterschiedlichen Phänotypen der Hypolaktasie sind: Phänotyp I, gekennzeichnet durch eine reduzierte Synthese von Vorläufer-LPH, und Phänotyp II, verbunden mit reichlicher Vorläufersynthese, aber reduzierter Umwandlung des Proteins in seine reife molekulare Form. Das Lactase-Enzym hat zwei aktive Zentren, die Lactose abbauen. Die erste ist bei Glu1273 und die zweite bei Glu1749, die Laktose getrennt in zwei verschiedene Arten von Molekülen aufspalten.

Mindestens sechs Mutationen ( Single-Nukleotid-Polymorphismen – SNPs) wurden mit der Laktase-Expression in Verbindung gebracht. Sie befinden sich alle in einer Region des Gens MCM6 stromaufwärts von LCT . Diese Region wird als Enhancer-Region für die Transkription von LCT angesehen . Die erste identifizierte genetische Variante, die mit Laktase-Persistenz assoziiert ist, ist C/T*−13910. Das Vorfahren-Allel ist C und das abgeleitete Allel – assoziiert mit der Laktase-Persistenz – ist T. In derselben Studie wurde auch eine weitere Variante gefunden, die in den meisten Fällen ebenfalls mit dem Phänotyp korreliert: G*/A-22018.

Andere Allele, die mit Laktasepersistenz assoziiert sind, wurden identifiziert: G/C*-14010, C/G*-13907 und T/G*-13915. Diese Variante wird als Teil eines zusammengesetzten Allels mit T/C*3712 in beschrieben. Diese drei Varianten sind in einigen Populationen weit verbreitet. Seltene Varianten wurden in einigen Studien berichtet, wie die G/A*14107 in der Xhosa und die Fulani (aus Mali); die C/T*13906 in den Fulani (aus Mali).

Laktase-Persistenz-Allele variieren in ihrer geografischen Verteilung. Innerhalb europäischer und in Populationen europäischer Abstammung korrelieren sie fast vollständig mit dem Vorhandensein der −13.910 C/T-Mutation in der Enhancer-Region des Lactase-Gens ( LCT ).

Dies unterscheidet sich von der allelischen Verteilung der Lactase-Persistenz im Rest der Welt, insbesondere in Afrika und im Nahen Osten, wo mehrere Allele nebeneinander existieren.

Das Allel T/G*-13915 wird hauptsächlich in Populationen aus Ost- und Nordafrika und dem Nahen Osten gefunden. Das Allel G/C*-14010 wurde in Ostafrika identifiziert. Das C/G*13907-Allel wurde im Sudan und in Äthiopien beschrieben. Das "europäische" Allel T*13910 Allel wird auch in einigen Populationen aus Afrika gefunden, darunter die Fulani (aus Mali, Sudan und Kamerun) und die Khoe aus Südafrika. Dieses Allel wurde auch in Zentralasien gefunden.

Es ist nicht bekannt, wie genau die verschiedenen oben beschriebenen Varianten die LCT- Expression regulieren . Keine der bisher identifizierten Mutationen hat sich als ausschließlich ursächlich für die Laktase-Persistenz erwiesen, und es ist möglich, dass noch mehr Allele entdeckt werden. Wenn wir uns auf die "europäische Variante" konzentrieren, hat die Position −13910 eine Enhancer-Funktion auf dem Lactase-Promotor (der Promotor erleichtert die Transkription des LCT- Gens). T−13910 ist ein stärkerer Enhancer als C−13910, daher wird angenommen, dass diese Mutation für die Unterschiede in der Laktaseexpression verantwortlich ist, obwohl nicht genügend Beweise gefunden werden, um zu beweisen, dass die Laktasepersistenz nur durch C−13910→T−13910 verursacht wird.

Darüber hinaus wurde in einer Studie mit einer finnischen Bevölkerung gezeigt, dass das Lactase-Gen eine höhere Expression aufweist, wenn G-22018 mit T-13910 kombiniert wird.

Evolutionäre Vorteile

Die Laktasepersistenz ist ein Lehrbuchbeispiel für die natürliche Selektion beim Menschen: Es wurde berichtet, dass sie einen stärkeren Selektionsdruck ausübt als jedes andere bekannte menschliche Gen. Die spezifischen Gründe, warum die Persistenz von Laktase einen selektiven Vorteil verschafft, bleiben jedoch "für Spekulationen offen".

Mehrere Beweise für eine positive Selektion, die auf das T*-13910-Allel wirkt, wurden gegeben: es befindet sich in einem Homozygotenabschnitt von c. 1 MB; die Stärke der Selektion ist ähnlich der, die für die Resistenz gegen Malaria geschätzt wird. Haplotyp-Inferenzen wurden mit Daten aus zentralasiatischen Populationen durchgeführt; Auch dort wurde eine Selektion festgestellt – wenn auch weniger stark als in europäischen Populationen. Auch wenn T*13910 möglicherweise nicht ursächlich für die Lactase-Persistenz ist, wurde es daher während der menschlichen Evolutionsgeschichte ausgewählt.

Auch die anderen Varianten erwiesen sich als in Auswahl. Das Allel C*-14010 befindet sich auf einer besonders langen Homozygotie (> 2 Mb).

Es wurde nachgewiesen, dass das zusammengesetzte Allel G*-13915 & C*-3712 auf einem langen Homozygotie-Abschnitt lokalisiert ist (1,1 Mb bis 1,3 Mb).

Die Fähigkeit, Laktose zu verdauen, ist keine evolutionäre Neuheit in der menschlichen Bevölkerung. Fast alle Säugetiere beginnen ihr Leben mit der Fähigkeit, Laktose zu verdauen. Diese Eigenschaft ist im Säuglingsalter von Vorteil, da Milch als Hauptnahrungsquelle dient. Wenn die Entwöhnung stattfindet und andere Lebensmittel in die Nahrung aufgenommen werden, wird keine Milch mehr konsumiert. Dadurch bietet die Fähigkeit, Laktose zu verdauen, keinen deutlichen Fitnessvorteil mehr. Dies wird bei der Untersuchung des Säugetier-Laktase-Gens ( LCT ) deutlich, dessen Expression nach der Entwöhnungsphase abnimmt, was zu einer verringerten Produktion von Laktase-Enzymen führt. Wenn diese Enzyme in geringen Mengen produziert werden, kommt es zu einer Laktase-Nicht-Persistenz (LNP).

Die Fähigkeit, frische Milch bis ins Erwachsenenalter zu verdauen, wird genetisch durch verschiedene Varianten kodiert, die stromaufwärts des LCT- Gens liegen und sich zwischen den Populationen unterscheiden. Diese Varianten werden in einigen Populationen mit sehr hoher Häufigkeit gefunden und zeigen Selektionssignaturen. Es gibt zwei bemerkenswerte Hypothesen mit unterschiedlichen Theorien, die versuchen zu erklären, warum der Phänotyp der Lactase-Persistenz positiv ausgewählt wurde. Die erste, als kulturhistorische Hypothese bekannt, besagt, dass der Hauptgrund für LP die Einführung von Nahrungsmitteln auf Milchbasis in die Ernährung ist, während die Hypothese der umgekehrten Ursache argumentiert, dass der Milchkonsum von den bereits bestehenden Gesellschaften angenommen wurde hoch in der LP-Frequenz.

Gen-Kultur-Koevolutionshypothese

Die Hypothese der Gen-Kultur-Koevolution der positiven Selektion des Laktase-Persistenz-Phänotyps basiert auf der Beobachtung, dass pastorale Populationen oft ein hohes Maß an Laktase-Persistenz aufweisen. Nach dieser Hypothese ist der Grund für die Selektion der ernährungsphysiologische Vorteil der Laktase-Persistenz.

Personen, die Laktase-persistierende Phänotypen exprimierten, hätten einen signifikanten Vorteil bei der Nahrungsaufnahme gehabt. Dies gilt insbesondere für Gesellschaften, in denen die Domestikation milchproduzierender Tiere und die Viehzucht zu einer wesentlichen Lebensweise wurden.

Die Kombination von Pastoralismus- und Lactase-Persistenzgenen hätte den Individuen den Vorteil der Nischenkonstruktion ermöglicht, was bedeutet, dass sie durch die Gewinnung einer sekundären Nahrungsquelle, Milch, weniger Konkurrenz um Ressourcen gehabt hätten. Milch als Nahrungsquelle könnte vorteilhafter gewesen sein als Fleisch, da ihre Erneuerungsrate deutlich schneller ist. Anstatt Tiere aufziehen und schlachten zu müssen, könnte eine Kuh oder Ziege mit weniger Zeit- und Energieaufwand wiederholt als Ressource dienen. Der Wettbewerbsvorteil laktosetoleranter Personen hätte insbesondere in Zeiten von Hunger und Hunger zu einem starken Selektionsdruck für diesen Genotyp geführt, was wiederum zu einer höheren Häufigkeit der Lactase-Persistenz innerhalb der Populationen geführt hätte. Milch ist auch im Allgemeinen weniger kontaminiert als Wasser, was die Exposition gegenüber Krankheitserregern oder Parasiten verringert.

Im Gegensatz dazu gibt es für Gesellschaften, die sich nicht an pastoralen Verhaltensweisen beteiligt haben, keinen selektiven Vorteil für die Laktase-Persistenz. Mutationen, die allelische Variationen entwickelt haben, die für die Laktaseproduktion bis ins Erwachsenenalter kodieren, sind einfach neutrale Mutationen. Sie verleihen Einzelpersonen anscheinend keinen Fitnessvorteil. Infolgedessen hat keine Selektion die Verbreitung dieser allelischen Varianten verewigt, und der Genotyp und Phänotyp der Lactase-Persistenz bleibt selten. In Ostasien beispielsweise bezeugen historische Quellen auch, dass die Chinesen keine Milch konsumierten, während die Nomaden, die an den Grenzen lebten, dies taten. Dies spiegelt moderne Verteilungen von Intoleranz wider. China ist als Ort der schlechten Verträglichkeit besonders hervorzuheben, während in der Mongolei und den asiatischen Steppen Milch und Milchprodukte eine Hauptnahrungsquelle darstellen. Die Nomaden stellen aus Stutenmilch auch ein alkoholisches Getränk namens Airag oder Kumis her , obwohl der Fermentationsprozess die vorhandene Laktosemenge reduziert.

Für die Gen-Kultur-Koevolutions-Hypothese wurden zwei Szenarien vorgeschlagen: Entweder entwickelte sich eine Laktase-Persistenz und wurde nach dem Beginn der pastoralen Praktiken ausgewählt (kulturhistorische Hypothese); oder Pastoralismus verbreitete sich nur in Populationen, in denen die Laktasepersistenz bereits mit hoher Häufigkeit vorlag (umgekehrte Ursachenhypothese). Es gibt Ausnahmen von der Hypothese wie die Jäger und Sammler Hadza (Tansania) mit einer Prävalenz des Laktase-Persistenz-Phänotyps von 50%.

Die Entwicklung der Laktase-Persistenz als Reaktion auf pastorale Verhaltensweisen kann als Beispiel für den Baldwin-Effekt angesehen werden , durch den das Verhalten der Tiere den Selektionsdruck beeinflusst, unter dem sie stehen.

Vorteile einer Laktase-Persistenz im Erwachsenenalter

Es hat sich gezeigt, dass der Verzehr von Laktose Menschen mit Laktase-Persistenz bis ins Erwachsenenalter zugute kommt. Zum Beispiel untersuchte die britische Women's Heart and Health Study von 2009 die Auswirkungen der Allele, die für die Persistenz von Laktase kodierten, auf die Gesundheit von Frauen. Wo das C- Allel eine Laktase-Nicht-Persistenz und das T-Allel eine Laktase-Persistenz anzeigte, zeigte die Studie, dass Frauen, die für das C-Allel homozygot waren, einen schlechteren Gesundheitszustand aufwiesen als Frauen mit einem C- und einem T-Allel und Frauen mit zwei T-Allelen. Frauen mit CC berichteten über mehr Hüft- und Handgelenksfrakturen, mehr Osteoporose und mehr Katarakte als die anderen Gruppen. Außerdem waren sie im Durchschnitt 4–6 mm kleiner als die anderen Frauen und etwas leichter. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass Faktoren wie Stoffwechselmerkmale, sozioökonomischer Status, Lebensstil und Fruchtbarkeit in keinem Zusammenhang mit den Ergebnissen standen, sodass geschlossen werden kann, dass die Laktase-Persistenz der Gesundheit dieser Frauen zugute kam, die Milchprodukte konsumierten und eine Laktase-Persistenz aufwiesen.

Calciumabsorptionshypothese

Eine andere Möglichkeit ist die Kalziumabsorptionshypothese. Laktose begünstigt die Aufnahme von Kalzium im Darm: Sie trägt dazu bei, es in löslicher Form zu halten. Dies kann in Regionen mit geringer Sonneneinstrahlung von Vorteil sein, in denen Vitamin D, das für den Calciumtransport notwendig ist, ein limitierender Faktor ist.

Die Korrelation zwischen der Häufigkeit der Lactase-Persistenz und dem Breitengrad in 33 Populationen in Europa erwies sich als positiv und signifikant, während die Korrelation zwischen der Lactase-Persistenz und der Länge nicht der Fall war .

Eine erhöhte Kalziumaufnahme hilft, Rachitis und Osteomalazie zu verhindern .

Trockenklima-Hypothese

Eine für das aride Klima spezifische Hypothese wurde aufgestellt: Milch ist hier nicht nur eine Nährstoff-, sondern auch eine Flüssigkeitsquelle, was besonders bei Epidemien von Magen-Darm-Erkrankungen wie Cholera (bei denen das Wasser verunreinigt ist) von Vorteil sein könnte. Menschliche Populationen unterscheiden sich in der Prävalenz der genotypischen Laktasepersistenz, der phänotypischen Laktosetoleranz und dem gewohnheitsmäßigen Milchkonsum. (Vliert, et al, 2018). Die Fähigkeit einer Person, Milch aufzunehmen, ist unter drei Bedingungen weit verbreitet. 1. Höhere Breiten, in denen unzureichende UV-B-Strahlung einen Mangel an Kalzium und Vitamin D verursacht. 2. Trockene Gebiete, in denen die Süßwasserknappheit zu einer willkommenen Hydratationsquelle wird. 3. Pastorale Umgebungen, in denen die Viehhaltung reichlich Milch liefert. (Vliert, et al, 2018).

Laktasepersistenz und Malariaresistenz

Eine Studie legte nahe, dass die Laktasepersistenz parallel zur Malariaresistenz bei den Fulani aus Mali ausgewählt wurde. Vorgeschlagene Mechanismen sind: Ernährungsvorteil von Milch; geringer Gehalt an p- Aminobenzoesäure im Vergleich zu milchfreier Ernährung; Einnahme von in der Milch enthaltenen Immunmodulatoren.

Laktase-Nicht-Persistenz in milchabhängigen Populationen

Obwohl die selektiven Vorteile der Laktase-Persistenz diskutiert wurden, gibt es Studien zu ethnischen Gruppen, deren Bevölkerungen, obwohl sie stark auf Milchkonsum angewiesen sind, derzeit eine geringe Häufigkeit von Laktase-Persistenz aufweisen. Eine Studie an 303 Individuen des Beja-Stammes und 282 Individuen verschiedener nilotischer Stämme im Sudan entdeckte einen starken Unterschied zwischen der Verteilung der Laktase-Phänotypen der beiden Populationen. Die Laktase-Persistenz wurde mit Wasserstoff-Atemtests bestimmt . Die Häufigkeit von Laktose-Malabsorbern betrug 18,4 % bei Mitgliedern der Beja-Stämme über 30 Jahre und 73,3 % bei Mitgliedern der nilotischen Stämme über 30 Jahre.

Evolutionsgeschichte

Nach der Gen-Kultur-Koevolutions-Hypothese wurde die Fähigkeit, Laktose bis ins Erwachsenenalter zu verdauen (Laktasepersistenz), für den Menschen nach der Erfindung der Tierhaltung und der Domestikation von Tierarten, die eine konsistente Milchquelle bieten könnten, von Vorteil . Jäger-Sammler- Populationen vor der neolithischen Revolution waren überwiegend laktoseintolerant, ebenso wie moderne Jäger-Sammler. Genetische Studien legen nahe, dass die ältesten Mutationen im Zusammenhang mit der Persistenz von Laktase erst in den letzten 10.000 Jahren in der menschlichen Bevölkerung ein nennenswertes Ausmaß erreicht haben. Dies korreliert mit dem Beginn der Tierdomestikation, die während des neolithischen Übergangs stattfand. Daher wird die Laktase-Persistenz oft als Beispiel sowohl für die jüngste menschliche Evolution als auch, da die Laktase-Persistenz ein genetisches Merkmal ist, die Tierhaltung jedoch ein kulturelles Merkmal ist, die Gen-Kultur-Koevolution in der wechselseitigen Mensch-Tier- Symbiose angeführt, die mit dem Aufkommen der Landwirtschaft initiiert wurde .

Je nach Population ist die eine oder andere Hypothese für den Selektionsvorteil der Laktasepersistenz relevanter: In Nordeuropa könnte die Kalziumresorptionshypothese einer der Faktoren sein, die zu den starken Selektionskoeffizienten führt, während in afrikanischen Populationen, wo Vitamin D Mangel ist kein so großes Problem, die Verbreitung des Allels korreliert am engsten mit den zusätzlichen Kalorien und der Ernährung durch die Viehzucht.

Mehrere genetische Marker für die Persistenz von Laktase wurden identifiziert, und diese zeigen, dass die Persistenz von Laktase mehrere Ursprünge in verschiedenen Teilen der Welt hat (dh sie ist ein Beispiel für konvergente Evolution ). Insbesondere wurde die Hypothese aufgestellt, dass die T*13910-Variante mindestens zweimal unabhängig aufgetreten ist. Tatsächlich wird es bei zwei verschiedenen Haplotypen beobachtet: H98, der häufigere (unter anderem bei den Finnischen und den Fulani); und H8 H12, bezogen auf geografisch begrenzte Populationen. Die gängige Version ist relativ älter. Es wird geschätzt, dass die H98-Variante – die bei Europäern am häufigsten vorkommt – vor etwa 7.500 Jahren auf dem zentralen Balkan und in Mitteleuropa zu signifikanten Häufigkeiten aufgestiegen ist , ein Ort und eine Zeit, die in etwa der archäologischen Bandkeramikkultur und den Starčevo-Kulturen entspricht .

Die Variante T*13910 kommt auch in Nordafrikanern vor. Daher entstand es wahrscheinlich vor 7500 Jahren im Nahen Osten , aber die frühesten Bauern hatten keine hohe Laktase-Persistenz und konsumierten keine nennenswerten Mengen unverarbeiteter Milch.

Nachfolgend werden einige Hypothesen zur Evolutionsgeschichte der Laktasepersistenz in bestimmten Regionen der Welt beschrieben.

Europa

Für Europa kombiniert das vorgeschlagene Modell zur Verbreitung der Laktasepersistenz Selektions- und demographische Prozesse. Einige Studien verwendeten Modellierungsansätze, um die Rolle der genetischen Drift zu untersuchen. Einigen Modellen zufolge ist die Verbreitung der Laktase-Persistenz in Europa vor allem auf eine Form der genetischen Drift zurückzuführen . Beweise können auch aus anderen Bereichen stammen, beispielsweise aus schriftlichen historischen Aufzeichnungen: Römische Autoren berichteten, dass die Menschen Nordeuropas, insbesondere Großbritanniens und Deutschlands , unverarbeitete Milch tranken. Dies korrespondiert sehr stark mit modernen europäischen Verbreitungen der Laktoseintoleranz, wo die Menschen in Großbritannien, Deutschland und Skandinavien eine hohe Toleranz haben und diejenigen in Südeuropa, insbesondere Italien, eine niedrigere Toleranz haben. Die geringere Toleranz in Südeuropa kann allein durch genetische Drift erklärt werden, die höhere Toleranz in Nordeuropa kann jedoch auf eine positive Selektion zurückzuführen sein.

Ein genomweiter Scan zur Selektion mit DNA von 230 alten Westeurasern, die zwischen 6500 und 300 v.

Zentralasien

In Zentralasien ist der kausale Polymorphismus für die Lactase-Persistenz der gleiche wie in Europa (T*13910, rs4988235), was auf eine genetische Verbreitung zwischen den beiden geografischen Regionen schließen lässt.

Es wird darauf hingewiesen, dass das für die Laktase-Persistenz verantwortliche Allel (T*13910) in Zentralasien entstanden sein könnte , basierend auf der höheren Häufigkeit der Laktase-Persistenz unter den Kasachen, die den niedrigsten Anteil an "westlichem" Genpool haben, abgeleitet aus einer Beimischungsanalyse von autosomalen Mikrosatelliten Daten. Dies könnte wiederum ein indirekter genetischer Beweis für eine frühe Domestikation von Pferden für Milchprodukte sein, wie kürzlich durch archäologische Überreste bezeugt. Bei Kasachen, die traditionell Hirten sind, wird die Laktase-Persistenzhäufigkeit auf 25–32 % geschätzt, von denen nur 40,2 % Symptome aufweisen und 85–92 % der Individuen Träger des T*13910-Allels sind.

Afrika

In Afrika ist die Situation komplexer , wo alle fünf Hauptvarianten der Lactase-Persistenz gefunden werden.

Das Vorhandensein von T*13910-Allelen unter den Khoe-Pastoralisten wird dem Genfluss aus Europa zugeschrieben. Das Vorhandensein anderer Allele signalisiert jedoch einen Genfluss aus Ostafrika.

Es wurde vermutet, dass die G*13915-Variante aus dem Nahen Osten in Verbindung mit der Domestikation des arabischen Kamels verbreitet wurde .

Die Mutation G-14009 stammt aus Äthiopien.

Die Variante G*13907 konzentriert sich auf afroasiatische Sprecher in Nordostafrika .

Das C*14010-Allel ist heute am häufigsten bei pastoralen Gruppen in Ostafrika zu finden, von wo aus es sich vermutlich zusammen mit der Viehzucht in Teile des südlichen Afrikas ausgebreitet hat. Letztendlich wird angenommen, dass die C*14010-Lactase-Persistenzvariante aus der Sahara in Gebiete gelangt ist, die zuvor von afroasiatisch sprechenden Populationen bewohnt wurden. Dies wurde aus der Existenz von Tierhaltungs- und Melk-bezogenen Lehnwörtern afroasiatischen Ursprungs in verschiedenen Nilo-Sahara- und Niger-Kongo- Sprachen sowie aus dem frühesten Auftreten von verarbeiteten Milchlipiden auf Keramik abgeleitet, die bei der Tadrart Acacus archäologischen gefunden wurden Fundstelle in Libyen (mit Radiokohlenstoff auf ca. 7.500 BP datiert, nahe dem geschätzten Alter der C*14010-Mutation).

Die evolutionären Prozesse, die die schnelle Ausbreitung der Laktase-Persistenz in einigen Populationen vorantreiben, sind nicht bekannt. Bei einigen Bevölkerungsgruppen, die Ostafrika bewohnen, ist die Laktase-Persistenz in nur 3000 Jahren von einer vernachlässigbaren auf eine nahezu allgegenwärtige Häufigkeit angestiegen, was auf einen sehr starken Selektionsdruck hindeutet . Einige Studien schlugen auch vor, dass die Selektion auf Laktase-Persistenz nicht so stark ist wie angenommen ( weicher selektiver Sweep ), und dass ihre Stärke je nach bestimmten Umweltbedingungen stark variiert. Nach der Tierdomestikation erlangten Individuen die Fähigkeit, Laktose zu tolerieren, nachdem sie von der Kindheit an entwöhnt wurden. Dies bot dem Menschen einen entscheidenden Vorteil durch die natürliche Selektion, indem genetische Varianzen geschaffen wurden.

Neolithische Landwirte , die möglicherweise in Nordostafrika und im Nahen Osten ansässig waren , waren möglicherweise die Quellpopulation für Laktase-Persistenzvarianten, einschließlich –13910*T, und wurden möglicherweise später durch spätere Völkerwanderungen verdrängt. Die subsaharischen westafrikanischen Fulani, die nordafrikanischen Tuareg und europäische Landwirte , die Nachkommen dieser neolithischen Landwirte sind, teilen sich die Laktase-Persistenz-Variante –13910*T. Während die Fulani-Variante von –13910*T von Fulani- und Tuareg-Hirten geteilt wird, hat sie im Vergleich zur Tuareg-Variante eine längere Zeit der Haplotyp-Differenzierung durchlaufen. Die Fulani Laktasepersistenz Variante -13910 * T kann Ausbreitung haben, zusammen mit Rindern pastoralism zwischen 9686 und 7534 BP BP, möglicherweise etwa 8500 Bp; erhärten diesen Zeitrahmen für die Fulani, von mindestens 7500 BP, gibt es Anzeichen für Hirten auf frischer Tat Eingriff des Melkens in der zentralen Sahara .

Bei Nichtmenschen

Lactose- Malabsorption ist typisch für erwachsene Säugetiere, und Lactase-Persistenz ist ein Phänomen, das wahrscheinlich mit menschlichen Interaktionen in Form von Milchvieh zusammenhängt. Die meisten Säugetiere verlieren die Fähigkeit, Laktose zu verdauen, sobald sie alt genug sind, um ihre eigene Nahrungsquelle abseits ihrer Mütter zu finden. Nach dem Absetzen oder dem Übergang von der Milchfütterung zum Verzehr anderer Nahrungsarten nimmt ihre Fähigkeit zur Produktion von Laktase auf natürliche Weise ab, da sie nicht mehr benötigt wird. Beispielsweise verlor ein Ferkel in einer Studie im Alter von fünf bis 18 Tagen 67 % seiner Laktoseaufnahmefähigkeit. Während fast alle Menschen Laktose normalerweise in den ersten 5 bis 7 Jahren ihres Lebens verdauen können, stellen die meisten Säugetiere die Laktaseproduktion viel früher ein. Rinder können im Alter von 6 Monaten bis zu einem Jahr von der Muttermilch entwöhnt werden . Lämmer werden regelmäßig im Alter von etwa 16 Wochen abgesetzt. Solche Beispiele legen nahe, dass die Laktase-Persistenz ein einzigartiges menschliches Phänomen ist.

Störfaktoren

Es gibt einige Beispiele für Faktoren, die den Phänotyp der Lactase-Persistenz in Abwesenheit einer mit LP assoziierten genetischen Variante verursachen können. Personen können die Allele für die Laktase-Persistenz fehlen, vertragen aber dennoch Milchprodukte, in denen Laktose durch den Fermentationsprozess abgebaut wird (z. B. Käse, Joghurt). Gesunde Darmbakterien können auch beim Abbau von Laktose helfen, so dass diejenigen, die nicht über die Genetik für Laktase-Persistenz verfügen, die Vorteile des Milchkonsums nutzen können.

Laktosetoleranztest

Ein Laktosetoleranztest kann durchgeführt werden, indem die Testpersonen gebeten werden, über Nacht zu fasten, und dann Blutproben nehmen, um einen Grundlinien-Glukosespiegel zu bestimmen. Den Probanden wird dann Laktoselösung zu trinken gegeben, und der Blutzuckerspiegel wird eine Stunde lang in 20-Minuten-Intervallen überprüft. Als laktoseintolerant gelten Personen, die einen deutlichen Anstieg des Blutzuckerspiegels aufweisen.

Ein Wasserstoff-Atemtest wird häufig verwendet, um eine Laktoseintoleranz festzustellen.

Verweise

Externe Links