Ученые выяснили, почему цивилизация не превратила всех людей в диабетиков

Вареная пища и сладкие напитки пока не превратили все человечество в диабетиков благодаря мутации в гене CLTCL1, позволяющей организму большинства современных людей быстро сжигать лишнюю глюкозу в мышцах или запасать ее в жировой ткани. К такому выводу пришли генетики, опубликовавшие статью в журнале eLife.

"Старая версия этого гена была полезной для наших предков, так как она помогала им поддерживать высокий уровень сахара в крови во время голодания. В то время люди не имели постоянного доступа к углеводам, и эта способность могла помочь им приобрести большой мозг. Сейчас в этом нет необходимости", — рассказывает Маттео Фумагалли (Matteo Fumagalli) из Имперского колледжа Лондона (Великобритания).

В последние годы ученые находят все больше свидетельств того, что культурная эволюция человека, изобретением им новых способов добычи и обработки пищи, заметно влияла на устройство нашей ДНК и распространение определенных черт по популяциям древних людей.

К примеру, в популяциях первых фермеров возникла уникальная мутация в гене LCT, позволившая взрослым людям пить молоко – способность, которую фактически все млекопитающие утрачивают еще в детстве. Еще раньше люди приобрели новую версию гена AhR, отсутствующую у неандертальцев, позволившую их легким легче переносить дым от костров.

Что интересно, схожие процессы затронули не только самих людей, но и прирученных ими животных. Пять лет назад генетики обнаружили, что собаки, в отличие от волков, научились переваривать крахмал и другие углеводы, содержавшиеся в большом количестве в той пище, которой с ними делились их первые хозяева во время одомашнивания "лучшего друга человека".

Фумагалли и его коллеги открыли еще один любопытный пример того, как культурно-технологический прогресс повлиял на биологическую эволюцию человека, изучая историю появления белка CHC22 и связанного с ним гена CLTCL1.

Они играют важную, но опосредованную роль в регуляции уровня глюкозы в организме. При появлении избытка инсулина в крови, молекулы CHC22 помогают другому ферменту, GLUT4, достичь поверхности клетки и начать захватывать молекулы сахаров и транспортировать их внутрь клетки. Когда концентрация сахара падает до определенной отметки, CHC22 отключается, в результате чего мышцы и жировая ткань перестают "сжигать" глюкозу.

Некоторые животные, в том числе мыши, потеряли CHC22 в процессе своей эволюции, что заставило Фумагалли и его коллег задуматься о том, как они могут регулировать уровень глюкозы в своей крови и как они могут выживать, не имея "рабочей" копии гена CLTCL1.

Для этого ученые проанализировали и сопоставили то, как была устроена эта часть ДНК у примерно шести десятков позвоночных и беспозвоночных существ. Как оказалось, этот ген достаточно часто менялся по мере эволюции животных.

В некоторых случаях он терялся, как это произошло с крысами и мышами, а также со слепой рыбкой-"диабетиком" Astyanax mexicanus, а в других случаях, к примеру, у певчих птиц-амадин и амазонских рыбок-пецилий, число его копий удваивалось. При этом ген CLTC, другой участок ДНК, связанный с метаболизмом глюкозы, почти не отличался по своей структуре у всех животных.

Все это указало на то, что CLTCL1 не обязателен для выживания, а изменения в его устройстве и числе копий просто отражают то, в каких условиях живет то или иное живое существо. Это заставило ученых провести аналогичное сравнение для двух тысяч современных людей и геномов древних кроманьонцев, неандертальцев и денисовцев.

Как и среди животных, структура CLTC была одинаковой у всех современных и древних людей, однако CLTCL1 имел две разных формы. Приматы и древние представители рода Homo, а также охотники-собиратели, обладали только одной версией этого гена, получившей имя M1316, тогда как для современных людей, особенно для представителей цивилизованных народов, была характерна еще одна вариация, V1316.

Открыв эти различия, ученые проследили за тем, как появление подобной "опечатки" в ДНК влияет на работу метаболизм сахаров. Оказалось, что замена всего одной аминокислоты в CLTCL1 привела к тому, что данный белок начал активнее участвовать в транспортировке глюкозы и слабее реагировать на инсулиновые сигналы.

Появление этой мутации среди первых фермеров Земли, как считает Фумагалли, говорит о том, что подобное изменение в работе метаболизма помогло нашим предкам приспособиться к появлению большого числа легкоусвояемых углеводов в их диете. Эта же особенность "цивилизованных" людей объясняет то, почему далеко не все люди страдают от диабета, несмотря на огромное количество сахара почти во всех современных продуктах.