Őseink főként szénhidrátot fogyasztottak, segítve az agy növekedését

Őseink főként szénhidrátot fogyasztottak, segítve az agy növekedését

Egy úttörő tanulmány új módszert kínál az őseink étrendjében bekövetkezett nagyobb változás észlelésére, amely magyarázatot szolgáltat arra, hogy agytérfogatuk nem a jobb kőeszközök használata vagy a fejlettebb kooperatív vadászat miatt fejlődött, hanem a keményítőtartalmú ételek fogyasztása és főzése miatt.

A szájüregben lévő baktériumflóra az egyik legváltozatosabb az emberi szervezetben, közel 600 különböző biológiai besorolásba tartozó baktériumtörzs alkotja. A szájüreg legalább 6 különböző egymástól elkülönülő élőhelyet tartalmaz a baktériumok számára, azonban az íny alatt és felett lévő fogkő tartalmazza a klinikailag legjelentősebb fajokat. A fogak felszínén időről időre természetes úton megszilárduló fogkő képződik, melyben az ott élő baktériumok örökítőanyagai tárolódnak. Annak ellenére, hogy a szájban lévő baktériumflóra központi szerepet tölt be az emberi egészségben és biológiában, mindezidáig kevés információ állt rendelkezésre az összetételét képző baktériumtörzsek fejlődéséről.

A történészeti ásatások során talált fogászati minták vizsgálata magában rejti a lehetőséget, hogy többet tudhassunk meg a szájban lévő mikrobiom evolúciójáról, ezáltal pedig őseink életmódjáról, táplálkozási és kulturális szokásairól melyek a mai ember felépítését is formálták, köztük hatással voltak az emésztő szervrendszerben és bőrön lévő mikrobiom kialakulására is. Elődeink visszamaradt bakteriális örökítőanyagainak elemzése továbbá esélyt ad arra, hogy az evolúció szempontjából mérföldkőnek számító változásokat megismerjük, például, hogy milyen étkezési szokások játszottak szerepet a Homo fajba tartozó alfajok fejlődése során, illetve milyen közvetlen kölcsönhatások voltak a neandervölgyi és a ma élő ember alfajai között a késői pleisztocén korban.

Az afrikai emberszabásúak szájüregi mikrobiomja a biofilm szerkezetének mély evolúciós megőrzését mutatja.

Hogy jobban megértsük a szájban lévő mikrobiom evolúcióját és változásait a kutatók 124 fogászati biofilmet vizsgáltak melyek között szerepeltek minták neandervölgyi, késő pleisztocén kori, illetve modern kori emberektől, valamint összehasonlításként csimpánzok, gorillák és bőgőmajmok mintáit is elemezték összefüggések után kutatva, az eredményeket pedig 2021-ben publikálták az Amerikai Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Akadémiájának folyóiratában. (1)

A minták elemzése során arra a következtetésre jutottak, hogy a mikrobiom központi összetevői állandóak voltak az afrikai emberszabásúak evolúciója során és ezek a baktériumcsoportok egyeznek a bőgőmajmok mintáival is, ami arra enged következtetni, hogy ezek a baktériumtörzsek már körülbelül 40 millió évvel ezelőtt is fontos szerepet töltöttek be az orális baktériumflórában, még a széles- és keskenyorrú fajok szétválása előtt. Rekonstruálva a szájban lévő baktériumok örökítőanyagát közel 100 ezer évvel ezelőttre visszanyúlóan, az látható, hogy a neandervölgyi és a modern kori emberek mintái erős egyezéseket mutatnak, osztozva a funkcionális adaptációkon mely a tápanyagok felszívódása szempontjából jelentős.

A kutatók elemzik a megkövesedett fogak plakkjában megőrzött baktériumokat.

A kutatók 10 fő baktériumtörzset azonosítottak, melyek felmenőink mintáiban is megtalálhatóak, és ezek a törzsek a vizsgált biofilmek szerkezeti felépítésében is kulcsszerepet játszottak. A fő baktériumtörzsek között található fajok közül a fogágybetegség kialakulásáért többet is felelőssé tesznek, azonban ezeknek a fajoknak a korai elődeink mintáiban való jelenléte igazolja azt a hipotézist, miszerint önmagában ezen baktériumok nem tradícionális értelemben vett kórokozók, sokkal inkább kórokozó tulajdonságaik érvényesülése a jelen kori ember életmódjából fakadó következmény, ami miatt az egyensúlyi állapot felborul a baktérium és a gazdaszervezet között. Habár az afrikai emberszabásúak fő taxonjai (biológiai rendszertani egység,például törzs, osztály, faj) között megtalálhatóak patogén, tehát kórokozó tulajdonsággal rendelkező baktériumok, mára már ismeretes, hogy ezeknek a mikroorganizmusoknak a jelenléte fontos szerkezeti és funkcionális szereppel bír a plakk, vagyis a fogak felszínén kialakuló rétegek formálásában és fejlődésében, így ez mélyen gyökerező közös evolúciós fejlődésre utal.

A különböző fajok összehasonlításánál egyezések voltak megfigyelhetőek a gorillák és bőgőmajmok mikrobiomja között, mely főként aerob és fakultatív anareob baktériumokból tevődik össze, míg a csimpánzok esetében kizárólag anareob taxonok voltak túlsúlyban, ezek közül megannyi patogén tulajdonságokkal rendelkezik. A neandervölgyiek mintái konzisztensen egyezéseket mutattak a modern kori ember mintáival.

Összegezve tehát a csimpánzok és emberek vizsgált mintái között a baktériumtörzsek felépítésében és funkciójában nagyon sok különbséget találtak, azonban a neandervölgyi ember és a modern kori ember mintáinak felépítése nagyfokú egyezéseket mutat. A Homo egyedeire együttesen jellemző keményítő emésztését elősegítő Streptococcus fajok jelenléte a mikrobiális koadaptáció bizonyítékául szolgál, tehát az egyedfejlődés során a baktériumtörzsek alkalmazkodtak az étkezési szokásokhoz. Eszerint a felfedezés szerint az amiláz kötő baktériumok jelenléte Homo specifikus jelleg és elődeink már az emberré válás korai szakaszában is keményítőben gazdag étrenden éltek. A keményítő növényi szénhidrát, mely főként gabonákban és gyökérzöldségekben megtalálható, tehát a tanulmány bizonyossága szerint elődeink számára ezek a táplálékok szolgáltak fő energiaforrásként.

A szájban található baktériumok a bélrendszeri flórával összehasonlítva sokkal állandóbbak és ellenállóbbak, míg a bélflóra az étkezési szokásokhoz gyorsan alkalmazkodik és összetétele egyénenként változik, addig a szájban található baktériumok összetétele fajspecifikusnak tekinthető és viszonylag állandó. Ennek egyik oka lehet, hogy az egyedfejlődés hosszú folyamata során az egyes mikroorganizmus fajok egymással is szoros összefüggésben álltak és úgy fejlődtek, hogy a nyálban található komplex glycoproteineket lebontsák, melyek egyben fő táplálékaik is. (A glycoproteinek olyan fehérje molekulák melyekhez szénhidrát is kapcsolódik.)

Azok a gének amelyek a Homo faj többi főemlőstől való elkülönülésében játszottak vezető szerepet a szénhidrátok lebontásában kulcsfontosságúak. Ezek a Streptococcus fajok a Homo faj baktériumflórájában sokkal változatosabban vannak jelen, továbbá nem csak a szájüregi, hanem az emésztőszervrendszeri baktériumkultúra alkotóelemei is. A kutatók ezért a Streptococcus fajok eloszlását is tanulmányozták a vizsgált minták között és arra a következtetésre jutottak, hogy bizonyos Streptococcus típusok (Mitis, Sanguinis, Salivarius) sokkal dominánsabban vannak jelen a Homo fajok között, míg ezek a típusok a többi emberszabású esetében alig megtalálhatóak.

A Homo faj mintáiban megtalálható típusok fő jellemzője, hogy amiláz-kötő fehérjék segítségével a nyálban lévő alfa-amiláz enzimet csapdába ejtik, és az étkezéssel bevitt keményítő molekulákat saját maguk táplálására is fordítják. Az alfa-amiláz enzim, melynek fő feladata a keményítő lebontása, az emberi nyálban legbőségesebben előforduló enzim. A tudósok számításai szerint a nyálban lévő alfa-amiláz enzim szintjének drasztikus megnövekedése a modern kori ember neandervölgyi és közép pleisztocén kori őseitől való szétválásának idejére tehető. Bizonyított tény, hogy az enzim szintjének robbanásszerű megugrása azzal magyarázható, hogy az evolúciós fejlődés során őseink étkezési szokásai változtak és főként keményítő alapú étrendre támaszkodtak, valamint azt valószínűsítik, hogy a bevitt keményítőt főzéssel módosították már 600 ezer évvel ezelőtt. A táplálkozással nagy mennyiségben bevitt keményítő szolgálhatott energiaforrásként ahhoz, hogy a fajok szétválása után az agytérfogat gyors növekedésnek indult.

A bizonyítékok arra engednek következtetni, hogy a Streptococcus fajok fejlődése szorosan összefüggött őseink étkezési szokásaival, így az emberré válás korai szakaszában az étrendi szénhidrátfogyasztás szerepe felértékelődik.

A tanulmány publikációja után az Arizona Állami Egyetem antropológus-genetikusa úgy nyilatkozott, hogy az evolúció szempontjából az étkezési szokásokban a növények szerepét gyakran elhanyagolják, de egyre nagyobb bizonyosságot nyer, hogy őseink vadászó-gyűjtögető életmódjában a bevitt kalóriák legnagyobb részét a gyűjtögetés adta.

Cikkreferátumot írta: Szijj Alexandra

Kapcsolódó blogcikkek

Hivatkozások:

(1) Fellows Yates, J. A., Velsko, I. M., Aron, F., Posth, C., Hofman, C. A., Austin, R. M., … Warinner, C. (2021). The evolution and changing ecology of the African hominid oral microbiome. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 118(20), e2021655118. https://doi.org/10.1073/pnas.2021655118



A kényelmes és biztonságos online fizetést a Barion Payment Zrt. biztosítja, MNB engedély száma: H-EN-I-1064/2013
Bankkártya adatai áruházunkhoz nem jutnak el.