الكربوهيدرات سر تطور الإنسان عبر العصور

أظهرت دراسة جديدة أن أصل علاقة الحب الطويلة الأمد بين الإنسان الحديث والكربوهيدرات قد تسبق وجودنا كنوع.

وقد ساعدت الصورة النمطية التي كانت سائدة في السابق عن الإنسان القديم الذي كان يتغذى على شرائح لحم الماموث وغيرها من قطع اللحم على تعزيز فكرة النظام الغذائي الغني بالبروتين الذي كان ضروريًا لتغذية نمو الدماغ الكبير.

لكن الأدلة الأثرية في السنوات الأخيرة تحدت هذا الرأي، مما يشير إلى أن البشر قد طوروا منذ فترة طويلة مذاقًا للكربوهيدرات، حيث قاموا بتحميص أشياء مثل الدرنات وغيرها من الأطعمة المحملة بالنشويات التي تم اكتشافها من خلال تحليل البكتيريا الموجودة في الأسنان.

يقدم البحث الجديد، الذي نُشر في مجلة ساينس يوم الخميس، أول دليل وراثي على الأنظمة الغذائية القديمة المليئة بالكربوهيدرات. وتتبع العلماء تطور الجين الذي يمكّن البشر من هضم النشا بسهولة أكبر عن طريق تكسيره إلى سكريات بسيطة يمكن لأجسامنا استخدامها للحصول على الطاقة. وكشفت الدراسة أن هذه الجينات تضاعفت قبل وقت طويل من ظهور الزراعة.

بل قد يعود هذا التوسع إلى مئات الآلاف من السنين، أي قبل وقت طويل من ظهور جنسنا البشري أو الإنسان العاقل أو حتى الإنسان البدائي كسلالات بشرية متميزة.

قام باحثون في مختبر جاكسون في فارمنجتون بولاية كونيتيكت وجامعة بافالو في ولاية نيويورك بتحليل جينومات 68 إنسانًا قديمًا. ركز فريق الدراسة على جين يسمى AMY1، والذي يسمح للبشر بتحديد وبدء تكسير نشا الكربوهيدرات المعقدة في الفم عن طريق إنتاج إنزيم الأميليز. وبدون الأميليز، لن يتمكن البشر من هضم الأطعمة مثل البطاطس أو المعكرونة أو الأرز أو الخبز.

لدى البشر اليوم نسخ متعددة من هذا الجين، ويختلف العدد من شخص لآخر. ومع ذلك، فقد كان من الصعب على علماء الوراثة تجميع كيف ومتى توسع عدد هذه الجينات - وهو انعكاس للوقت الذي من المحتمل أن يكون فيه تناول النشا مفيدًا لصحة الإنسان.

"كان السؤال الرئيسي الذي كنا نحاول الإجابة عنه هو: متى حدث هذا التضاعف؟ ولهذا السبب بدأنا بدراسة الجينومات القديمة"، قالت المؤلفة الأولى للدراسة فايزة يلماز، وهي عالمة حاسوبية مشاركة في مختبر جاكسون.

"تُظهر الدراسات السابقة أن هناك علاقة بين أعداد نسخ AMY1 وكمية إنزيم الأميليز التي يتم إطلاقها في لعابنا. أردنا أن نفهم ما إذا كان هذا الأمر يتوافق مع ظهور الزراعة. هذا هو سؤال ساخن".

وجد الفريق أنه منذ 45,000 سنة مضت، كان لدى الصيادين-جامعي الثمار - الذين سبق أسلوب حياتهم الزراعة - ما متوسطه أربع إلى ثماني نسخ من AMY1، مما يشير إلى أن الإنسان العاقل كان لديه طعم النشا قبل فترة طويلة من تدجين المحاصيل التي شكلت النظام الغذائي البشري.

وكشف البحث أيضًا عن وجود ازدواجية في الجين AMY1 في جينوم إنسان نياندرتال وإنسان دينيسوفان، وهو من أشباه البشر المنقرضين الذي تم اكتشافه لأول مرة في عام 2010، ولا يُعرف عنه سوى القليل نسبيًا. ويشير وجود نسخ متعددة من الجين في ثلاثة أنواع بشرية إلى أنها كانت سمة مشتركة بين أسلاف مشتركة، قبل أن تنقسم السلالات المختلفة، وفقًا للدراسة.

ويعني هذا الاكتشاف أن البشر القدماء كان لديهم أكثر من نسخة واحدة من AMY1 منذ 800,000 سنة مضت.

ليس من الواضح بالضبط متى حدث الازدواج الأولي ل AMY1، ولكن من المحتمل أنه حدث بشكل عشوائي. وقد خلق وجود أكثر من نسخة واحدة فرصة وراثية وفرت للبشر ميزة للتكيف مع الأنظمة الغذائية الجديدة، خاصة تلك الغنية بالنشا، حيث واجهوا بيئات مختلفة.

وأظهر التحليل أيضًا أن عدد نسخ AMY1 التي يحملها الشخص قد زاد بشكل حاد في الـ 4000 سنة الماضية - ومن المحتمل أن يكون ذلك قد تم تفضيله عن طريق الانتقاء الطبيعي مع تكيف البشر مع الأنظمة الغذائية الغنية بالنشا الناتجة عن التحول من نمط حياة الصيادين وجامعي الثمار إلى الزراعة وزراعة الحبوب.

وقال تايلور هيرميس، الأستاذ المساعد في قسم الأنثروبولوجيا في جامعة أركنساس، الذي لم يشارك في البحث، إن الدراسة "قدمت دليلاً مقنعاً" على كيفية تطور الآلية الجزيئية لتحويل النشويات التي يصعب هضمها إلى سكريات يسهل الوصول إليها لدى البشر.

وأشار إلى أن البحث الجديد يعزز النظرية الناشئة القائلة بأن الكربوهيدرات، وليس البروتينات، هي التي وفرت الطاقة اللازمة لزيادة حجم الدماغ البشري بمرور الوقت.

وقال هيرميس: "إن ما توصل إليه المؤلفون من أن زيادة عدد نسخ جين الأميليز، الذي ينتج عنه قدرة أكبر على تكسير النشويات، ربما ظهر قبل مئات الآلاف من السنين قبل إنسان نياندرتال أو إنسان دينيسوفان يعطي المزيد من المصداقية لفكرة أن النشويات كانت تُستقلب إلى سكريات بسيطة لتغذية نمو الدماغ السريع خلال تطور الإنسان".

وأضاف هيرميس: "في حين أنني أعتقد أن هناك ما يبرر إجراء المزيد من الاختبارات على جينومات بشرية قديمة ذات جودة أعلى، إلا أنني فوجئت بأن المؤلفين تمكنوا من اكتشاف نسخ متعددة من جينات الأميليز في جينومات إنسان نياندرتال وإنسان دينيسوفان التي نُشرت سابقًا". "وهذا يدل على قيمة الاستمرار في التنقيب عن جينومات أسلافنا البشر بحثًا عن السجلات الطبية والفسيولوجية المهمة."

وقالت كريستينا وارنر، الأستاذة المساعدة في العلوم الاجتماعية والأنثروبولوجيا في جامعة هارفارد، إنه من الصعب فهم كيفية اختلاف الجينات الفردية مع مرور الوقت في المجموعات السكانية، والدراسة "مثيرة للإعجاب للغاية".

وقالت وارنر، التي لم تشارك في البحث: "نحن نعلم أن التحولات الغذائية لعبت دورًا محوريًا في التطور البشري لكن إعادة بناء هذه الأحداث التي وقعت منذ آلاف ومئات الآلاف وحتى ملايين السنين أمر شاق."

"يساعد التجسس الجينومي لهذه الدراسة في تحديد توقيت بعض هذه المعالم الرئيسية أخيرًا، ويكشف عن أدلة محيرة حول علاقة الحب الطويلة للبشرية بالنشا."