Алкохол, с нас от над 10 хилядолетия

Дори и да не сте от тези, които консумират алкохолни напитки, не можете да отречете, че хората като вид обичат да пият. Консумираме вино, бира, сайдер, спиртни напитки. Всъщност ферментиралият продукт от почти всичко може да се превърне в алкохол.

Любовната ни връзка с алкохола е резултат от дълга и бурна връзка между нас и дрождите, казва биологът Роб Дън.

Привличането ни към това токсично вещество, причината за толкова объркване, е почти загадка. Може би е достатъчно да кажем, че пием, защото това ни кара да се чувстваме добре. Но мисля, че за да разберем любовта си към алкохола, имаме нужда от по-сложно обяснение, с акцент върху еволюцията.

Историята на алкохола е тази, която има за предмет интимните отношения между хората и дрождите, бизнес, започнал преди милиони години и все още играе важна роля. Обичаме да мислим, че ние, хората, бихме били звездите на тази драма, но всъщност дрождите са главният герой. За нас това е симбиотична връзка - партньорство, което благоприятства и двете страни. Това е и връзка, при която балансът на силите постоянно се променя. Ако можем да кажем нещо по въпроса, изглежда дрождите са изиграли важна роля, поне откакто нашите предци са започнали да произвеждат собствени гроги. Ние отглеждаме маята, като се уверяваме, че тя оцелява и се развива и вместо това получаваме, в най-добрия случай, излет в града и махмурлук на следващата сутрин. Някога обаче дрождите и алкохолът можеха да ни дадат много по-значителни награди.

Днес разходите за нашата любов към алкохола често надхвърлят всякакви ползи. Но тъй като имаме работа с история, която включва еволюция, тя не свършва дотук. Някои хора вече са придобили определени генетични промени, които ги насърчават да пият по-малко. Ако тази тенденция се запази, възможно е един ден тази дълготрайна бурна връзка да се превърне в някакво крехко примирие.

Не сме единственият вид, който обича да пие. Плодовите комари редовно ядат ферментирали плодове, изглежда без отслабване на способностите им. Други животни също не се противопоставят на напитките. Наблюдавани са кедрови комари, които ядат твърде много зрели плодове и след това се въртят около клоните на дърветата или удрят сгради. Има притеснителни свидетелства относно пияни слонове, въпреки че те са доста слабо документирани. Има дори записи на същества, които са надхвърлили своите граници до интоксикация. Сред тях можем да изброим дървесните читкани - най-близките оцелели роднини на примати - които се отдават на нощни дегустации на пенливо „вино“, произведено от дрождите, открити в цветните пъпки на палмата бертам.

Този тип поведение може да се проследи назад във времето, в случай на еволюция на плодовете, преди около 130 милиона години, когато цъфтящите растения се появяват по време на Креда. Поради появата на нов източник на храна, вид дрожди, известен като Saccharomyces, изглежда се храни с него и по време на този процес този вид дрожди придоби нова физиология. Вместо да използват енергията си за пълно разделяне на въглехидратите, те развиха способността да я разделят частично, произвеждайки етанол като остатък, когато въглехидратните запаси бяха в изобилие и кислород в ограничени количества. Частичното разделяне на важните въглехидрати означава, че тези дрожди всъщност са по-малко ефективни от техните предци. Но това им даде и голямо предимство. Етанолът унищожава повечето бактерии и бактериите обичат да се хранят с плодове, така че производството на алкохол е позволило на дрождите да спечелят това състезание.

От самото начало Saccharomyces се хранят със зрели плодове - незрелите често са токсични - така че миризмата на етанол може да се превърне в универсален знак, че плодовете са добри за ядене. Според Робърт Дъдли от Калифорнийския университет в Бъркли, естественият подбор благоприятства приматите и други бозайници, които ядат плодове, които могат да използват миризмата на етанол, за да намерят плодове, които могат да се ядат в обширни гори. Той вярва, че те са развили влечение към тази миризма, което ги е накарало да изпитват положителни усещания, дори преди да са консумирали алкохол (The Quarterly Review of Biology, том 75, стр. 3). Според тази теория всеки път, когато приматът помирише определен вид алкохол, в мозъка се задейства удоволствие. Ние, приматите, може да не сме единствените участници в този процес. Устите на плодовите комари имат сензорен рецептор, нещо като вкусов партньор за алкохол. Той беше идентифициран от студент, който в момент на разочарование им предложи бира.

Любов от пръв поглед?

Дъдли предполага, че нашите предци са започнали да произвеждат алкохол, за да подхранват своите сензорни предпочитания към него, по същия начин, по който засаждаме тръстика и захарно цвекло, за да подхранваме развитите си предпочитания към захарта. Ако случаят е такъв, алкохолът е подобен на всички онези неща, от които съм се възползвал едновременно, но които в момента са просто безсмислени зависимости. Не всички са убедени в това. Дъг Леви от Националната научна фондация в Арлингтън, Вирджиния, вярва, че приматите никога не са имали вродена склонност да търсят миризмата на етанол - в края на краищата плодовете, които миришат на етанол, вече са на ръба да се развалят. Вместо това, твърди той, нашите предци наистина са започнали да се наслаждават на алкохола едва след като са се научили да го произвеждат сами. Благодарение на неврологичните обстоятелства, ликьорът създава усещания, които им харесва и от които искат още повече и по този начин понякога се отдават на излишък (Интегративна и сравнителна биология, том 44, стр. 284). Ако Levey е прав, предпочитанията ни към алкохола са подобни на предпочитанията ни към кофеин или кокаин, отколкото към захарта.

Алкохолът наистина създава приятни усещания - поне в това отношение никой няма какво да коментира - поради способността му да се свързва с GABA рецепторите в мозъка. Обикновено тези рецептори намаляват активността на невроните, върху които се намират, но когато алкохолът се свързва с тях, той предизвиква тази възбуждаща активност и по този начин отпуска както телата ни, така и задръжките. Благодарение на това са заченати безброй бебета, създадени са безброй приятели и са създадени близки отношения между хората. Но етанолът също ни кара да губим координацията си, прави ни замаяни, безразсъдни и агресивни в действията си. Той беше генератор на много инциденти, битки или дори войни.

Що се отнася до начина, по който се научихме да произвеждаме алкохол, повечето антрополози вярват, че първите фермери са открили този случаен трик, когато складираната пшеница и ечемик са били замърсени от дрождите Saccharomyces. Има още една интересна възможност. Антропологът Соломон Кац от Университета на Пенсилвания във Филаделфия твърди, че ферментацията е първата, която се случва, давайки на нашите предци силен мотивиращ фактор за отглеждане на зърно за производство на грог. От доказателствата, с които разполагаме досега, най-старият 7000-годишен съд за съхранение на алкохол до момента е съвременен или дори по-рано от най-ранните доказателства за селскостопанска дейност в Китай, където е намерен. (PNAS, том 101, стр. 17593).

Каквато и да е ситуацията, след като алкохолът е получен, производителите му осъзнават, че той може да се приготвя отново и отново, като просто взема проба от ферментираща течност и я използва, за да започне процеса в нов резервоар. Може да изглеждаше като магическа трансформация на древни пивоварни, но сега знаем, че първите чанове на човечеството са били колонизирани от Saccharomyces cerevisae. Дори имаме точния му генетичен код: това е един от първите организми, чиито геноми са секвенирани. Все още обаче знаем малко за основните проблеми, като например как дрождите са станали въпрос.

Еволюиращо партньорство

Бирената мая се променя многократно, когато земеделието се разпространява и възникват различни човешки култури (Comptes Rendus Biologies, том 334, стр. 229). Появяват се нови форми, толкова различни, сякаш принадлежат на друг вид, във връзка с производството на вино и бира от различни региони. Някои от тези видове дрожди са допълнително модифицирани, за да осигурят голямо разнообразие от хлебна мая. В пещера на германски монах студоустойчивите дрожди, използвани за направата на силна бира, се развиват под формата на хибрид на S. cerevisae и вид от Патагония. Мистериозно това се случи повече от 100 години преди европейците да пристигнат в Новия свят (PNAS, том 108, стр. 14539).

Във Великобритания и другаде пивоварните започват да използват съвсем различен вид дрожди, Brettanomyces, които са придобили способността да произвеждат алкохол независимо от Saccharomyces, от който са се отделили преди 200 милиона години. Brettanomyces се използва при производството на няколко специални вида бира, придавайки им необичаен кисел и пикантен вкус.

Дрождите също ни повлияха пряко. Ключова промяна настъпи в началото: диференциация между хората и другите примати по отношение на нивата на ензима, който разгражда алкохола и къде може да се намери в тялото. В случай на нечовекоподобни примати, алкохолната дехидрогеназа може да бъде открита в цялото тяло. Това може да изглежда изненадващо, като се има предвид, че етанолът е страничен продукт от много процеси в тялото, така че повечето клетки взаимодействат с него. Ензимът присъства и навсякъде в телата ни, но е непропорционално концентриран в черния дроб, мястото, където достига алкохолът, който консумираме. Нарастващата консумация на алкохол от нашите предци става все по-опасна: нивото на алкохол в кръвта от 0,4 процента се счита за смъртоносно за възрастните. Тези, които са преживели такива бури, обикновено имат по-високо ниво на алкохолна дехидрогеназа в черния си дроб, тъй като могат да обработват алкохола много по-бързо. В момента 10 процента от ензимите в нормален човешки черен дроб са насочени към метаболизиране на етанол.

Като се има предвид дългогодишната връзка между хората и бирените дрожди, не е изненадващо, че всеки от тях е повлиял на еволюцията на другия.

Този процес все още продължава. Никоя симбиотична връзка не е проста - разходите и ползите, изпитани от всяка страна, се променят във времето и контекста. Алкохолът може да е бил индикатор за добър плод за ядене; В ранните дни на земеделието той вероятно ни е помогнал да оцелеем. Но балансът щеше да се промени, когато болестите, причинени от консумацията на вода, която не отговаря на изискванията, започнаха да намаляват по значение и дрождите започнаха да стават по-лесни за отглеждане и продуктите им да станат много по-опияняващи. Хората все още могат да се възползват от случайно питие: на всеки няколко години се появява проучване, което твърди, че малко количество вино или малко по-рядко бира е полезно за вас. За обществото като цяло обаче алкохолът произвежда повече разходи, отколкото ползи, независимо дали се измерва в живота или парите. През 2010 г. алкохолът беше третият по големина риск за здравето в световен мащаб, убивайки 4,9 милиона души по света (The Lancet, том 380, стр. 2071), а алкохолизмът е годишна икономическа тежест от стотици милиарди долари.

На някои места такива разходи се поемат от много поколения, достатъчно дълго, за да позволят на хората да се развият отново. Този път естественият подбор благоприятства адаптация, която насърчава хората да консумират по-малко алкохол. Процесът на детоксикация на етанол включва два ензима - алкохол дехидрогеназа и алдехид дехидрогеназа, които превръщат ацеталдехида в ацетат. Това ензимно партньорство съществува в почти всеки организъм, включително много бактерии, но в някои източноазиатски популации, включително много хора в Китай или Япония, генът на алдехиддехидрогеназата е дефектен. Когато хората с тази версия на гена консумират алкохол, пиянството се появява, след като пият по-малко, лицата им се зачервяват, сърцата им започват да пулсират и им се вие свят.

Мутантният ген се разпространява със същата географска и времева скорост като разпространението на отглеждането на ориз и производството на оризово вино, което се е случило между 7000 и 10 000 години (BMC Evolutionary Biology, том 10, стр. 15). Изследователите казват, че този ген се е развил по някаква причина, показвайки, че след като се е появил, той се е разпространил много по-бързо, отколкото ако се е появил случайно. Те твърдят, че хората в Източна Азия са започнали да усещат негативните последици от алкохола толкова силно, че хората, чиито тела ги обезсърчават да пият прекомерно, са много по-склонни да оцелеят. От тази гледна точка генният вариант на „консумация на алкохол в малки количества“ би могъл да бъде облагодетелстван както от естествения, така и от сексуалния подбор, поне ако пияните с червеникави лица са по-малко склонни да си намерят партньори.

Еволюцията не е статичен процес, така че е интересно да се спекулира дали различни мутации в гена за "ниска консумация на алкохол" могат да бъдат в процес на разпространение в човешката популация в момента. Ако случаят е такъв, един ден любовната ни връзка с алкохола може да приключи, въпреки че никой не бива да подценява еволюционната мъдрост на дрождите.

Междувременно дрождите, произвеждащи алкохол, ще продължат да се развиват с разбирането на интимната връзка на човечеството с тях. Въпреки историята, която току-що ви разказах, много повече подробности остават неизвестни, отколкото известни, като се крият във всяка алкохолна напитка. И така, докато имахме време да му се насладим, нека се поклоним на чаша мая. Нека бъде прокълната и благословена!