האבולוציה של צריכת החלב
האדם הוא היונק היחיד שממשיך לשתות חלב גם בבגרותו – אולם רבים מאיתנו עדיין מתקשים לעכל אותו. איך התפתחה המוטציה שמאפשרת לחלקנו ליהנות ממאכלי חלב עד גיל זיקנה?
לקטוז, הסוכר העיקרי בחלב, הוא מקור האנרגיה העיקרי של רוב גורי היונקים, ובכלל זה התינוקות האנושיים. כדי לנצל אותו, גופנו נעזר באנזים שנמצא במעי הדק ונקרא לקטאז. הלקטאז מפרק את הלקטוז לסוכרים גלוקוז וגלקטוז שהגוף יודע לנצל.
עוד כתבות באתר מכון דוידסון, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן:
הכל על מדע באפליקציה של מכון דוידסון - להורדה באייפון ובאנדרואיד
רגישות לחלב נוצרת כשאין לנו די לקטאז. במצב הזה, הלקטוז הלא מפורק מהחלב שאנחנו שותים עובר את מערכת העיכול ומגיע אל המעי הגס, שם הוא מפורק על ידי חיידקים בתהליך שמייצר חומצה לקטית וגזי מימן ומתאן. ההצטברות של החומרים הללו במעי הגס גורמת לשלשולים, נפיחות וכאבי בטן. התופעה ידועה בשם "אי סבילות ללקטוז".
אצל רוב היונקים, וגם אצל רוב בני האדם, כמות הלקטאז בגוף יורדת אחרי שהגור נגמל מחלב אם, שכן מבחינה אבולוציונית מוטב לבעל החיים להפסיק להשקיע משאבים ביצירת אנזים שאינו נחוץ להם יותר. על כן הם רגישים ללקטוז בבגרותם. אולם אצל 35 אחוז מבני האדם בעולם נשמרת רמה גבוהה של לקטאז גם בבגרותם, במצב שנקרא "לקטאז מתמיד", ועל כן הם יכולים להמשיך לצרוך חלב גם שנים רבות אחרי שחדלו לינוק.
שמירה על רמת לקטאז גבוהה בבגרות אינה מופיעה בצורה אחידה בכל אוכלוסיות העולם, ונראה שהיא נפוצה יותר באזורים שבהם קיימת מסורת של ייצור חלב בחקלאות. נראה שבאזורים האלה נוצר יתרון אבולוציוני לאנשים שמסוגלים לעכל חלב בלי תופעות לוואי מזיקות, והמוטציות שגורמות ללקטאז מתמיד התפשטו באוכלוסייה. עד כה זוהו כמה מוטציות שונות הגורמות ליצור לקטאז בבגרות ונשאיהן אינם רגישים כלל ללקטוז.
מחקרים גנטיים מעלים שהמוטציה האחראית ללקטאז מתמיד באוכלוסייה האנושית באירופה נוצרה לפני לא יותר מכ-20,500 שנה. אחת מהמוטציות העיקריות ללקטאז מתמיד באפריקה החלה לפני כ-23,000 שנה לכל המוקדם. למרות הזמן הקצר שחלף במונחים אבולוציונים מאז הופעת המוטציות, רוב האוכלוסייה באירופה ובאזורים מסוימים של אפריקה נושאת את המוטציות הללו. העובדה הזאת תומכת בהנחה שנשאי המוטציה במקומות האלה זכו ליתרון הישרדותי משמעותי, שהוביל להתפשטות מהירה של היכולת ליצר לקטאז בבגרות באוכלוסיות הללו.
מה קדם למה?
כאן עולה שאלת הביצה והתרנגולת, האם באזורים שבהם היה קיים שיעור גבוה של נשאות למוטציה ללקטאז מתמיד התפתחה מסורת של תעשיית חלב, כיוון שרוב האוכלוסייה לא היה רגיש ללקטוז, או שמא במקומות שבהם החלב הפך למקור מזון חשוב נוצר יתרון אבולוציוני לנשאי המוטציה, ולכן היא התפשטה?
כדי לענות על כך בדקו החוקרים DNA עתיק שנמצא בשרידי אדם באתרים ארכיאולוגיים באירופה. התברר שהמוטציה המקנה את היכולת לעכל חלב בבגרות נמצאה רק בחמישה אחוזים מהדגימות של ציידים לקטים שחיו בסקנדינביה בתקופה שבין 5,400 ל-3,400 לפני הספירה, וב-11 אחוז ו-26 אחוז משרידי ה-DNA שנמצאו באוכלוסיות חקלאיות שחיו בצפון ספרד בין 5,000 ל-4,500 לפני הספירה. אף על פי, שבשני סוגי האוכלוסייה הקדומה שנבדקו נמצא שיעור נמוך של המוטציה ללקטאז מתמיד, שיעור הנשאים של המוטציה אצל החקלאים היה גבוה יותר. יתכן שההבדל בין שתי האוכלוסיות הקדומות הוא מקרי, וייתכן גם שהוא נובע מיתרון שהיה לנשאי המוטציה באוכלוסייה החקלאית.
בהנחה שדוגמאות ה-DNA העתיקות הללו מייצגות את האוכלוסייה הקדומה שממנה הן נדגמו, נראה שהמוטציה ללקטאז מתמיד הייתה נדירה יותר באוכלוסייה האירופית הקדומה לעומת שיעורה בימינו. עם זאת אי אפשר לפסול את האפשרות שהשיעור הגבוה של נשאי המוטציה באירופה המודרנית קשור גם להגירה קדומה של קבוצות שהעמידות ללקטוז הייתה שכיחה בהן יותר.
למרות ההערכה ששיעור הנשאים של המוטציה ללקטאז מתמיד באירופה הקדומה היה נמוך יותר בעבר, ממצאים ארכיאולוגיים מראים שבני אדם השתמשו בחלב באירופה ובמזרח הקרוב כבר לפני אלפי שנים. חוקרים שבחנו חרסים מאתרים ארכיאולוגיים זיהו שרידים של כלי קיבול שהכילו חלב, בעזרת ניתוח כימי שזיהה שיירי שומן חלב שחדרו אל תוך החרסים. בשיטה הזו הצליחו החוקרים להראות שבני אדם אגרו חלב בכלי חרס כבר בסביבות שנת 8,500 לפני הספירה במערב טורקיה.
הנתונים האלה תומכים בתיאוריה שלפיה השימוש בחלב קדם להתפשטות המוטציה ללקטאז מתמיד. את השימוש בחלב גם ללא יכולת לפרק לקטוז בבגרות אפשר להסביר בכך שאנשים עיבדו את החלב למוצרים מופחתי לקטוז, כמו גבינה.
נראה כי בתנאים מסוימים היכולת לפרק לקטוז בבגרות הקנתה לבני אדם יתרון הישרדותי. ייתכן שבתקופות רעב, שבהן היה מחסור במקורות מזון אחרים, היה לבעלי המוטציה ללקטאז מתמיד סיכוי טוב יותר לשרוד, כיוון שהם יכלו לנצל את הלקטוז שבחלב כמקור אנרגיה נוסף. בנוסף קיימת תיאוריה שבתזונה חקלאית המבוססת בעיקר על אכילת דגנים, חלב היה המקור עיקרי לוויטמין D ולסידן באזורים צפוניים שבהם קרינת השמש הנמוכה בחורף איננה מאפשרת לגוף לייצר מספיק ויטמין D. ייתכן שבשל כך שיעור הנשאים של המוטציה ללקטאז מתמיד בצפון אירופה עלה מאוד.
התפשטות הלקטאז המתמיד באוכלוסיות מסוימות היא דוגמה לתהליך אבולוציוני בבני אדם שקרה בעקבות שינוי תרבותי - מעבר לצריכת חלב. מחקר נוסף, גנטי וארכיאולוגי, במקומות שונים בעולם יוכל להעניק לנו תמונה ברורה יותר על הדרך שבה התפתחה והתפשטה היכולת לעכל חלב בבגרות - הדרך שבה מנהגינו שינו את הגנים שלנו.
הכותב הוא בתר דוקטורנט במכון ויצמן וכותב באתר מכון דוידסון
הכתבה פורסמה באתר מכון דוידסון, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן
לפנייה לכתב/ת 
