Жадные гены экономии: как наследие предков делает нас толще

Экология жизни. Познавательно: Главная идея – понять, что механизм ожирения изначально имеет полезные приспособительные свойства, которые помогали нашим предкам выжить.

Есть замечательная теория эволюционной предрасположенности к ожирению. Согласно этой теории, современный человек унаследовал от своих далеких предков "гены бережливости", ответственные за запасание жира. Такие гены играют приспособительную роль, когда пищи недостаточно, но повышают риск ожирения, когда пищи много (человек ест часто и много), а затраты энергии понижены (снижение физической активности).

В целом таких генов очень много, но их количество зависит от генетики конкретного человека. Чем меньше данная популяция исторически страдала от голода, тем меньше будут набирать их потомки.

Главная идея – понять, что механизм ожирения изначально имеет полезные приспособительные свойства, которые помогали нашим предкам выжить.

Теория экономных (бережливых) генов и лептин

Важной особенностью образа жизни охотников-собирателей были значительные перерывы между приемами пищи (от 1-2 дней и более). Даже в течение дня люди никогда не ели чаще двух раз (ведь готовой еды, полуфабрикатов и еды не было). Сегодня же еда присутствует постоянно.

Два самых вредоносных пищевых фактора:

1)    увеличение числа съедаемых калорий (гиперкалорийная пища),

2)    увеличение количества приемов пищи. 

В эволюционном плане развития человечества такие возможности запасания жира в организме раньше имели большое значение. Существует достаточно убедительная теория «экономного», или «бережливого» генотипа (Thrifty genotype), согласно которой у  наиболее приспособленных к выживанию представителей первобытных общин («охотники-собиратели»), вынужденных полагаться на циклическую доступность пищевых ресурсов по принципу «пир либо голод», постепенно развился «экономный генотип». 

Термин «экономный генотип» применяется для обозначения гена или комплекса генов, обеспечивающих уменьшение утилизации энергии при избыточном поступлении в организм питательных веществ, и, наоборот, поддержание уровня энергообмена при недостатке питания или голоде. При естественном селекционном отборе это привело к избирательному преимуществу людей с «экономным генотипом» во времена существенных вариаций доступа пищи (ранние периоды истории человечества). Как следствие, с изменением образа жизни в современном обществе (постоянное и обильное питание, гиподинамия) у многих популяций в настоящее время отмечается высокая степень предрасположенности к ожирению, СД2 и ССЗ. 

Что касается лептина. В то время, когда наши предки питались нерегулярно и постоянно наблюдались большие промежутки между приемами пищи, необходимой для восполнения энергии в организме (удачная охота на мамонта или другого дикого зверя, успешная рыбалка), роль лептина заключалась в эффективном сохранении энергии в тот период, когда пища была недоступна и для выживания требовались большие запасы энергии.

Рассматривая обмен веществ при сахарном диабете, J. Neel (1962) охарактеризовал это состояние, как обусловленное "генами экономии". Он предложил концепцию, в соответствии с которой нужен "быстрый триггер инсулина", который регулирует процесс, необходимый для сохранения энергии при достаточном количестве пищи. Такие запасы энергии в виде жировых депо обеспечивают длительное выживание организма в неблагоприятных условиях, сочетающихся с голоданием. Такой вид инсулиновой секреции, по мнению J. Neel, должен приводить к инсулиновой резистентности, которая в дальнейшем способствует развитию диабета при условии постоянного наличия достаточного количества пищи.

Принимая во внимание полученные за последние годы данные, М. Wendorf и I. D. Golfine (1991) предложили ревизию теории "генов экономии", полагая, что основное значение в манифестации этого фенотипа имеет инсулиновая резистентность мышечной ткани, сопровождающаяся уменьшением поглощения глюкозы. В соответствии с этим предположением считается, что инсулиновая резистентность мышц будет являться своего рода ограничителем утилизации глюкозы мышцами, предупреждая таким образом развитие гипогликемии в период голодания. При этом в период изобилия пищи такой фенотип будет способствовать развитию гипергликемии и сохранению энергии в жировой ткани.

Как считает J. S. Flier (1998), концепция "генов экономии" имеет непосредственное отношение к лептину. Действительно, уровень лептина в крови снижается при ограничении потребления пищи или истощении жировых депо. Функция лептина, вероятно, заключается в своевременном "оповещении" ЦНС об опасности голодания и смерти и своевременном включении при этом механизмов, препятствующих развитию состояний, угрожающих жизни, т. е. снижение секреции лептина в таких ситуациях.

Голодание любого вида сопровождается:

• снижением плодовитости,
• угнетением основного обмена и секреции гормонов щитовидной железы,
• увеличением конверсии тироксина в реверсивный, или обратный трийодтиронин, лишенный биологической активности,
• умеренным активированием гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы, что обеспечивает выживание организма. 

В таких ситуациях наблюдается уменьшение секреции лептина, что свидетельствует об адаптивной роли лептина в организме, т. е. при недостатке энергии в организме его секреция уменьшается, а при переедании и ожирении — увеличивается.

Таким образом, физиологическая функция лептина заключается, вероятнее всего, в предупреждении развития ожирения при избыточном поступлении пищи в организм. Уменьшение секреции лептина при голодании является своего рода сигналом для увеличения поглощения энергии.

Голод-праздник

Успех добычи еды в первобытном обществе собирателя или охотника никогда не гарантировался, и это было весьма обычно для позднего палеолитического (50 000 – 10 000 лет) развития человека. Поэтому община вынуждена была чередовать периоды праздника (во время делёжки еды) с периодами голода (в условиях засухи, неуспешном поиске, или при неспособности искать вследствие физической неактивности или болезни). Как следствие - появился цикл голода–праздника и перерыва в физической активности.

Выдвигается гипотеза, что циклическое повторение накопления энергетических веществ, инсулина в крови, чувствительности к инсулину, а также протеинов, регулирующих метаболические процессы, управляемых циклами голода-праздника и перерыва в физической активности, прессовало отбор «бережливых» генов и генотипа, с некоторыми функциями, которые проявляются для сохранения и пополнения углеводов.

Патологические следствия этих сохраненных и наследованных метаболических циклов в современном обществе, в котором нет циклов голода-праздника и циклов перерыва в физической активности, также должны рассматриваться в этом контексте. 

Пример цикла голода-праздника

Европейцев всегда удивляли расточительность и спокойствие к голоду у индейцев.

Расточительность - обыкновение сразу поедать всю имеющуюся на стоянке еду, даже в объективно трудные времена, "как будто бы дичь, на которую они собирались охотиться, была заперта в стойле", - говорил Лежён об индейцах монтанье.

Базедов писал о коренных австралийцах:

«Их девиз, облеченный в словесную форму, мог бы звучать так: «Если всего много сегодня, никогда не заботься о завтрашнем дне». В соответствии с этим, абориген склонен скорее устроить одно-единственное пиршество из всех имеющихся запасов, нежели растягивать их на скромные трапезы, совершаемые время от времени».

(Basedow, 1925, р. 116).

Лежён наблюдал своих монтанье, сохраняющих подобную экстравагантность на самой грани бедствия:

«Если во время голода моему хозяину удавалось поймать двух, трех или четырех бобров, то немедленно, будь то день или ночь, устраивался пир для всех дикарей в округе. А если дикарям случалось добыть что-нибудь, то и они тут же устраивали такой же пир. Так что, приходя с одного пиршества, вы могли сразу же пойти на другое, а иногда и на третье, и на четвертое.

Я сказал им, что они неправильно распоряжаются едой и что лучше было бы отложить эти пиршества на последующие дни - сделав так, они избежали бы столь сильных мук голода.

Дикари посмеялись надо мной. "Завтра, - сказали они, - мы устроим еще один пир из того, что добудем."

Да, но чаще они "добывали" только холод и ветер».  

(LeJeune, 1897, pp. 281-283)

Симпатизирующие охотникам авторы пытались дать рациональные объяснения такой непрактичности. Быть может, люди от голода теряли способность рассуждать разумно: они объедались до смерти потому, что слишком долго были без мяса, и потом - они знали - скоро опять повторится все то же самое. Или, может быть, пуская все свои припасы на один пир, человек выполняет связывающие его общественные обязательства, следует важнейшему принципу взаимопомощи.

Какова бы ни была ценность иных интерпретаций, они должны заставить пересмотреть представление о непредусмотрительности охотников. Более того, имеются и некоторые объективные основания: ведь если бы охотники действительно предпочитали неумеренность хозяйственному здравому смыслу, они никогда бы не оставили охоту и не сделались бы приверженцами новой религии.

Итак, практика запасания еды не получает развития у охотников.

«Я видел их в бедствиях и мучениях, с бодростью переносящими страдания. Я оказался вместе с ними под угрозой тяжелейших испытаний. Они сказали мне: "Мы будем иногда по два, иногда по три дня без еды, потому что пищи мало. Мужайся, чихине, пусть твоя душа будет сильной, чтобы вынести страдания и лишения. Не позволяй себе печалиться, иначе ты заболеешь. Смотри, мы не перестаем смеяться, хотя у нас почти нечего есть"

(LeJeune, 1897, р. 283; ср. Needham, 1954, р. 230)

Современный пример: амазонское племя пираха

Племя пираха представляет собой интерес тем, что у них практически отсутствует культура, т.е. это затерянное племя ведет практически животный образ жизни. Но именно поэтому их пищевые стратегии представляют интерес, как очищенные от социальных табу и предписаний.

Пираха не запасает пищу, они просто ловят ее и едят (или не ловят и не едят, если охотничье-рыбацкое счастье им изменяет). Мысль о том, чтобы засушить, закоптить, заготовить что-либо впрок, просто не приходит им в голову. Тоже верно: зачем стараться, если в следующий раз вместо тебя может проснуться какой-нибудь совершенно посторонний парень? Пусть мерзавец сам попотеет, махая острогой на реке.

Их женщины сажают овощи и некоторые злаки на маленьких огородах в сельве — у пираха это единственный пример хозяйственной дальновидности, дальше дело не идет.

Когда у пираха нет еды, он относится к этому флегматично. Ему вообще непонятно, зачем есть каждый день, да еще по нескольку раз. 

«Вы опять едите? Вы же умрете!» — говорили соседи-пираха, навещая Эверетта с семейством во время второго завтрака или раннего полдника.

Сами пираха едят не чаще двух раз в день и нередко устраивают себе разгрузочные дни даже тогда, когда пищи в деревне много.

Сочетание пищи и физической активности

Воспроизведение, еда и физическая активность – некоторые из факторов первой необходимости, которые убедительно объясняют выживание большинства видов животных в «дикой» природе.

Однако новые культурные изменения спроектировали необходимость физической активности в повседневной жизни людей и одомашненных животных. Например, многие люди не должны использовать физический труд, чтобы заготовить еду и строить жилище. В результате введение в привычку двигательной неактивности в обычной ежедневной жизнедеятельности повышает риск, по крайней мере, 35 хронических болезней. 

Главные адаптации, связанные с едой у вынужденного выживать человека, были, вероятно, коррелированы с обычной физической активностью, включая свойства выносливости и силы, чередующиеся определенными перерывами. 

Образ жизни и аспекты питания были акцентированы циклами праздников и голода. Следовательно, физические упражнения и заготовка еды были неразрывно соединены с выживанием наших предков, предлагая возможность такой связи к общему отбору генов.

На основе некоторых из этих фактов было выведено понятие «бережливого генотипа», которое было первоначально предложено J. V. Neel. Он утверждал, что определенные генотипы были выбраны в человеческом геноме из-за их преимуществ при отборе по критериям экономичности. Автор определил, что «бережливый генотип» является исключительно эффективным в потреблении и/или использовании еды.

Впоследствии, во время голода, у отдельных лиц с «бережливым генотипом» было бы жизнеобеспечивающее преимущество, потому что они полагались на ранее запасенную энергию, чтобы поддержать гомеостаз, тогда как те, кто без "бережливых генотипов» будут находиться в невыгодном положении и менее вероятно, что останутся в живых. 

M. V. Chakravarthy, F. W. Booth расшили теорию по генотипу J. V. Neel к генам.  Выживание во время голода-праздника у сборщика-охотника отобрало гены, чтобы поддерживать определенный цикл физической активности, в котором повторение метаболических процессов было инициировано снижением запасов углеводов скелетной мышцы (гликоген) и триглицеридных (жировых) хранилищ. 

Таким образом, сделаны предположения влияния некоторого «бережливого генома», а генотипы были отобраны, чтобы поддерживать обязательную физическую активность для выживания. Этот процесс находился под выборочным давлением 10 000 лет назад в физически активной среде собирателя–охотника, которая сформировала большую часть существующего человеческого генома, развивалась и была таким образом отобрана. 

Гены наших предков не были выбраны для малоактивного существования. Фактически, те отдельные лица, гены которых только поддерживали сидячее проживание, вероятно, отщепились от генофонда во время выделения из-за их неспособности собрать еду или совершить её  поиск.

M. V. Chakravarthy, F. W. Booth выдвинули гипотезу, что порог физической активности требуется для надлежащего прессования наследованных генов и генотипов, которые выделились в процессе отбора, чтобы поддерживать физическую активность частично эффективным использованием энергетических веществ, так как выживание почти исключительно зависело от физической активности, чтобы заготовить еду.

Падение ниже этого порога определялось как недостаток физической активности. Недостаток физической активности предсказан, чтобы разорвать оптимизированное прессование «бережливых генов» и генотипа для цикла перерыва физической активности. 

Современные вызовы

Есть группы населения, особенно подверженные диабету: им страдает половина взрослых индейцев племени пима, живущих на юго-западе США. Быть может, пытаясь выжить в суровом климате, где большую часть года еды очень мало, пима передавали по наследству так называемый "бережливый ген": в голодное время он снижает интенсивность обмена веществ, что повышает вероятность заболевания диабетом.

Но в условиях современной Америки, где сладкую газированную воду поглощают бутылками, подобная подверженность диабету превратилась в настоящую катастрофу.

Другая ветвь племени живет в Мексике, занимается фермерством, ест традиционную еду, и уровень диабета у них несравненно ниже, чем у американских пима.

Самым эффективным является сохранение энергии в форме абдоминального жира. В процессе эволюции отбор шел на сохранение генотипов, обеспечивающих максимальный переход энергии пищи в энергию жирных кислот жировой ткани. Переход же лиц с такими "генами экономии" к западному стилю жизни с избыточным потреблением пищи и малой физической активностью приводит к избыточному накоплению абдоминального жира, а это, как говорилось выше, может провоцировать развитие ИР, нарушение толерантности к глюкозе и, в конечном итоге, - ИНСД. 

Сейчас многие согласны с гипотезой, что генетическая предрасположенность к ожирению может быть как ярко выраженной, так и скрытой, латентной. Она дает бурное внешнее проявление в благоприятных для себя условиях, например, когда доступность продуктов, отличающихся высоким содержанием жира, сочетается с малоподвижным образом жизни.

Скажем, на острове Кусаие склонность к тучности практически никак не проявлялась, пока единственной пищей островитян были рыба и фрукты, а для добывания этой нехитрой еды требовалось приложить определенные усилия. А вот когда стало возможным просто взять с магазинной полки полированный белый рис, животное масло, жирное мясо и пиво, большинство жителей растолстели. Однако не все.

«Люди, тратящие много энергии, без особенного напряжения регулируют потребление пищи, — говорит Шоллер. — Но как только подвижность падает, механизм регуляции начинает барахлить. За последние два-три десятилетия мышечные затраты большинства из нас опустились ниже минимального порога — и вот вам результат».

Важнейшими причинами повсеместной прогрессии распространения ожирения являются изменение характера питания, снижение двигательной активности, урбанизация. В статье «Globalization, coca-colonization and the chronic disease epidemic: can the Doomsday scenario be averted?» P. Zimmet отмечает:

«Разрушительные результаты влияния западного образа жизни прослеживаются повсеместно, от Северного полярного круга до джунглей Бразилии и отдаленных атоллов Тихого океана.»

Высокая скорость распространения ожирения, достигшая масштабов эпидемии за сравнительно короткий период времени, свидетельствует о том, что первостепенную роль в ее развитии играют изменение характера питания (употребление высококалорийных продуктов, увеличение порций пищи, учащение «перекусов», употребление большого количества сладких напитков, еда вне дома) в сочетании с малоподвижным образом жизни. опубликовано econet.ru

Автор: Андрей Беловешкин

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet