Жадные гены экономии: как наследие предков делает нас толще

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 есть часто и много), а затраты энергии понижены (снижение физической активности). В целом таких генов очень много, но их количество зависит от генетике 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.

Важной особенностью образа жизни охотников-собирателей были значительные перерывы между приемами пищи (от 1-2 дней и более). Даже в течении 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: это увеличение числа съедаемых калорий (гиперкалорийная пища) и-или увеличение количества приемов пищи. 

В эволюционном плане развития человечества такие возможности запасания жира в организме раньше имели крайне важное значение. Существует достаточно убедительная теория «экономного», или «бережливого» генотипа (Thrifty genotype), согласно которой у  наиболее приспособленных к выживанию представителей первобытно-общинных обществ («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. 

Если рассматривать роль, скажем, лептина (см. подробнее по тегу лептин) в эволюционном аспекте, то, вероятно, 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, и 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.

Поскольку успех обнаружения еды в обществе собирателя или охотника никогда не гарантировался, и это было весьма обычно для поздне-палеолитического (50 000–10 000) развития человека, что наследователи вынуждены были чередовать периоды праздника (во время распространенности еды) с периодами голода (в условиях засухи, неуспешном поиске, или неспособности искать вследствие физической неактивности или болезни), таким образом, имея результат в появлении циклы голода–праздника, так и перерыва в физической активности. В этом анализе поддерживается новая концепция понятия, что за тысячелетия Человек разумный развил метаболические пути, которые колеблются так, чтобы поддерживать и совпасть с циклами голода праздника и перерыва физической активности. 

Выдвигается гипотеза, что циклическое повторение накопление энергетических веществ, инсулина в крови, чувствительности к инсулину, а также про- теинов регулирующих метаболические процессы, управляемых циклами «голода-праздника» и перерыва в физической активности, прессовало отбор «бережливых» генов и генотипа, с некоторыми функциями, которые проявляются преимущественно для сохранения и пополнения углеводов, поскольку доводы, основанные на этих представлениях, могут говорить, что наши древние наследователи, более вероятно, останутся в живых с этими адаптациями, чем без них. 

Патологические следствия этих чрезвычайно сохраненных и наследованных метаболических циклов в обществе, теперь лишенных циклов голода-праздника и циклов перерыва в физической активности, также должны рассматриваться в этом контексте. 

Европейцев всегда удивляли как расточительность, так и спокойствие к голоду у индейцев. Первая - расточительность, обыкновение сразу поедать всю имеющуюся на стоянке еду, даже в объективно трудные времена, "как если бы, - сказал Лежён об индейцах монтанье, - дичь, на которую они собирались охотиться, была заперта в стойле". Базедов писал о коренных австралийцах, что 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 от времени до времени" (Basedow, 1925, р. 116). Лежён даже наблюдал своих монтанье, сохраняющих подобную экстравагантность на самой грани бедствия:

Если во время голода, который мы все переживали, 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 тем случалось добыть что-нибудь, то и они тут же устраивали такой же. Так что, приходя с одного пиршества, вы могли сразу же пойти на другое, а иногда и на третье и четвертое. Я сказал им, что они неправильно распоряжаются и что лучше было бы отложить эти пиршества на последующие дни - сделав так, они избежали бы столь сильных мук голода. Они посмеялись надо мной. "Завтра, - они сказали, - 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 императиву взаимопомощи. Опыт Лежёна мог бы подтвердить любое из этих предположений, но он также наводит и на третье. 

Или, скорее, монтанье имеют свое собственное объяснение. Они не беспокоятся о завтрашнем дне, так как знают, что завтрашний день принесет с собой примерно то же самое - "другое пиршество". Какова бы ни была ценность иных интерпретаций, эта уверенность должна заставить пересмотреть представление о непредусмотрительности охотников. Более того, у их уверенности должны иметься 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. А вот хозяйственная уверенность, порожденная нормальными условиями, в которых все человеческие потребности удовлетворяются с легкостью, становится постоянным их состоянием, позволяющим им смеясь переживать даже такие времена, которые являются тяжелым испытанием для сильного духом иезуита и так угнетают его, что - как предупреждают индейцы-грозят болезнью:

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).

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 предствляют 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 единственный пример хозяйственной дальновидности, дальше этого 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.

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 повседневных жизней 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 риски по крайней мере 35 хронических болезней. 

Требовалась ежедневная физическая активность, которая явилась неотъемлемой частью существования наших наследователей, потому, что это только было возможно через физическую активность, что они могли кормить грубыми кормами и искать для еды. Мужчины, как оценивалось, искали 1–4 непоследовательных дня в неделю, а женщины собирали еду каждые 2–3 дня. Таким образом, 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, через почти все человеческое выделение, физическое упражнение и заготовка еды были неразрывно соединены с выживанием наших наследователей, предлагая возможность такой связи к общему отбору генов. И по этим причинам, мы будем размышлять, что циклическое повторение голода – праздник и прерывание физической активности, циклически повторяющийся, которые были связаны с заготовкой еды собирателями и охотниками, выбрали гены для колеблющегося энзиматического регулирования накопление энергетических веществ (топлива) и их последующего использования. 

На основе некоторых из этих фактов было выведено понятие «бережливого генотипа», которое было первоначально предложено J. V. Neel, в котором он утверждал, что определенные генотипы были выбраны в человеческом геноме из-за их преимуществ при отборе по критериям экономичности. Автор определил «бережливый» генотип, как «являющийся 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 больше, ранее запасенная энергия, чтобы поддержать гомеостаз, тогда как те без "бережливых" генотипов будут находиться в невыгодном положении и будут менее вероятными остаться в живых. 

M. V. Chakravarthy, F. W. Booth расшили предложение по генотипу J. V. Neel к генам, постулируя то, что выживание во время цикла голода праздника у сборщика-охотника отобрало гены, чтобы поддерживать определенный «цикл физической активности», в котором циклическое 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. Такой процесс находился под выборочным давлениям 10 000 лет назад в физически активной среде собирателя–охотника, которая сформировала большую часть существующего человеческого генома, и, вероятно, развивалась и была таким образом отобрана. 

Гены наших наследователей 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 поиск. Таким образом, M. V. Chakravarthy, F. W. Booth выдвинули гипотезу, что порог физической активности требуется для надлежащего прессования наследованных генов и генотипов, который был выбран выделением, чтобы поддерживать физическую активность частично эффективным использованием энергетических веществ, так как выживание почти исключительно зависело от физической активности, чтобы заготовить еду. Падание 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. 

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.