domenica 11 agosto 2013

Intolleranti al lattosio: e chi non lo era?

Lo erano tutti o quasi, tranne i lattanti. Per lo meno fino ad un bel pò di tempo fa: ancora durante l' ultimo periodo glaciale (da.ca. 110000 a ca. 12000 anni fa) se avessimo bevuto latte dopo lo svezzamento ci saremmo buscati come minimo una devastante diarrea. E tutto perchè il latte contiene lattosio, uno zucchero particolare (formato dall' unione di glucosio e galattosio, attraverso  una dispendiosa via biosintetica,) che c'è solo nel latte, nelle  forsythie e in alcuni non ben definiti cespuglioidi (1,2,3). Per digerire il lattosio abbiamo bisogno dell' enzima lattasi e qui arrivano i guai, perchè natura richiede o meglio richiedeva che la lattasi venga silenziata e spenta dopo i primi anni di vita (si chiama downregulation). Ancora oggi, a livello mondiale, solo ca. il 35% delle persone digerisce il lattosio in età adulta, con considerevoli differenze geografiche però (figura 1) (2,3), avendo ereditato particolari mutazioni genetiche che fanno rimanere la lattasi accesa ed attiva: caspita ecco perchè nel nord europeo tante persone bevono con gusto il latte anche a pranzo, guardate che bel colore blu scuro!  nel Regno Unito, ad esempio, virtualmente tutti gli adulti sono in grado di bere latte come se nulla fosse, mentre nell' Italia del nord-est solo ca. il 30% lo è. 

Figura 1. Le isole della tolleranza al lattosio negli adulti, con le relative percentuali di popolazione adulta in grado di bere latte (da. 1)

Ma come avvenne che parecchi  adulti divennero in grado di neutralizzare il lattosio, in precedenza una vera e propria tossina alimentare? Questo sovvertimento dell' ordine naturale si verificò  con due modalità: 1. tramite un espediente tecnico, cioè l' abbassamento drastico del livello di lattosio attraverso la fermentazione del latte  operata dai batteri lattici (es. yoghurt, formaggi), e questa fu forse la soluzione più antica; 2. attraverso mutazioni genetiche, apparentemente diverse ed emerse in diverse parti del mondo, che hanno creato delle vere e proprie isole di persistenza della lattasi in età adulta (lactase hotspots, fig. 1), che si sarebbero poi allargate per un qualche vantaggio evolutivo. E qui viene uno degli aspetti più interessanti dell' intera vicenda, perchè la tolleranza acquisita al lattosio sembra essere uno degli esempi più eclatanti di "co-evoluzione gene-cultura" (3).
Chiaro è che entrambi gli aspetti, che andarono avanti in modo parzialmente parallelo, fanno capo alla cosiddetta Rivoluzione Neolitica, quando si passò dall' essere prevalentemente raccoglitori e cacciatori, all'essere prevalentemente stanziali e produrre cibo per via agricola e grazie all' allevamento degli animali (figura 2, dal rif. 1). 
Figura 2. La supposta "diaspora"  della produzione casearia dall' Anatolia all' Europa, nel contesto della transizione agricola del Neolitico (da. 1)

Se è vero che l' archeologia ha rintracciato la diffusione della Rivoluzione Neolitica dall' Anatolia (un pacchetto completo che includeva i linguaggi indo-europei)  attraverso l' Europa (dove si trova la maggior percentuale di lattoso-tolleranti), i genetisti stanno ancora chiedendosi se si sia trattato principalmente di  un processo di adattamento culturale o se la diffusione sia dovuta  alla migrazione fisica degli agricoltori, geni inclusi. Verosimilmente sono successe entrambe le cose, in qualche misura, fatto sta che la tolleranza acquisita al lattosio è dovuta, in Europa, ad una mutazione differente rispetto ad altri lactase hotspots.  Una mutazione che è avvenuta  in qualche momento degli ultimi 10000 anni. Uno studio in silico basato su dati genetici ed archeologici, ha evidenziato che il luogo ed il momento più probabili per l' insorgenza di tale mutazione  europea si localizzano tra i Balcani e l' Europa centrale, ca. 7500 anni fa (figura 3). La tolleranza acquisita al lattosio e la lavorazione casearia sono andati, secondo il modello, di pari passo (2). 

Figura 3.  Densità di probabilità per l' origine della co-evoluzione persistenza della lattasi/lavorazione casearia Dal rif. 2, modificato per l' aggiunta di un cerchio rosso, dove sono stati ritrovati frammenti di setacci caseari del VI millennio a.C. (vide infra, figura 4 e 5). 

I setacci da formaggio polacchi del VI millennio a.C. 
Datano alla stessa epoca cui il modello computazionale elaborato sulle basi di dati genetici e archeologici, data l' inizio della co-evoluzione tra persistenza della lattasi e lavorazione casearia: ca. a metà del VI millennio a.C., 7000-7500 anni fa (4). Sono frammenti ceramici pieni di buchi, rinvenuti negli anni '80 in Polonia (figura 4): dei setacci. A che servivano, si chiesero gli scopritori? All' epoca non se ne usciva, ed il problema fu messo da parte. Finchè, poco tempo fa, ricercatori dell' Università di Bristol furono incaricati di fare un pò di analisi e.... tombola! I residui lipidici parlano chiaro: originano dal latte, la prova che all' epoca già era partita l' industria casearia
La zona di ritrovamento si trova quasi ai margini dell'area individuata dal modello computazionale del 2009 (cerchiolino rosso in figura 3, aggiunto da me). I setacci, ricostruiti virtualmente, non sono poi molto differenti da quelli che si usano per produrre oggi formaggio artigianale.

Figura 4. I frammenti di setacci caseari recuperati in Polonia, in due siti neolitici del VI millennio a.C. (vd. fig. 3 e 5) Immagine da questo sito

Figura 5. area di ritrovamento dei setacci caseari di figura 4. Si veda anche la localizzazione dell' area nella mappa di figura 3 (il cerchio rosso). Supplementary information del rif. 4

(1) Andrew Curry,  The milk revolution. When a single genetic mutation first let ancient Europeans drink milk, it set the stage for a continental upheaval,  Nature, 2013, 500: 20-22
(2) Itan Y, Powell A, Beaumont MA, Burger J, Thomas MG (2009) The Origins of Lactase Persistence in Europe. PLoS Comput Biol 5(8): e1000491. 
(3) Harald Brüssow, Nutrition, population growth and disease: a short history of lactoseEnvironmental Microbiology, 2013, 15: 2154–2161. 
(4)Mélanie Salque, Peter I. Bogucki, Joanna Pyzel, Iwona Sobkowiak-Tabaka, Ryszard Grygiel, Marzena Szmyt & Richard P. EvershedEarliest evidence for cheese making in the sixth millennium BC in northern Europe, Nature, 2012, 493: 522-525