Zodra je zetmeel in je mond stopt, of het nu in de vorm van een frietje, boterham of hap pasta is, begin je dat al af te breken met het enzym amylase in je speeksel. Hoe meer amylasegenen iemand heeft, hoe meer van dit enzym hij of zij kan aanmaken. Uit twee recent uitgevoerde onderzoeken blijkt dat onze verre voorouders al opvallend veel amylasegenen hadden. Dat gaf hen mogelijk een cruciale voorsprong toen zetmeelrijke planten een belangrijk onderdeel van hun voedingspatroon werden.
Twee nieuwe onderzoeken laten zien dat onze voorouders in twee grote golven meer amylase-genen gingen dragen: de eerste 800.000 jaar geleden, mogelijk als reactie op het gebruik van vuur, en de tweede vanaf de landbouwrevolutie 12.000 jaar geleden. “Deze combinatie van aanpassing aan verschillende omgevingen en het aanpassen van ons dieet is een kernbeginsel van wat ons menselijk maakt,” zegt Omer Gokcumen, hoofdonderzoeker van een van de onderzoeken, dat donderdag in Science verscheen.
Zetmeelvertering begint in je mond
Amylase is een enzym in ons speeksel dat zetmeel afbreekt zodra het in onze mond komt, zoals bij het geval is bij koolhydraatrijke voedingsmiddelen als aardappelen, brood of rijst. De eerste aanwijzingen dat sommige mensen extra amylase produceren, kwamen in de jaren ’60 naar voren. Pas sinds kort is de DNA-sequencingtechnologie nauwkeurig genoeg om de amylasegenen die mensen in hun cellen dragen te analyseren. Inmiddels is bekend dat sommige mensen maar een enkel amylasegen dragen, terwijl de meeste mensen er veel meer hebben, tot wel 11 kopieën aan toe. Dat is een uniek kenmerk van mensen. Zo maken chimpansees en andere apen ook amylase aan in hun speeksel, maar zij dragen nooit meer dan één gen voor het enzym.
Amylase-vermeerdering
Het team van Gokcumen vond in fossiele botten van jager-verzamelaars die 45.000 jaar geleden leefden ook al meerdere amylasegen-kopieën, gemiddeld 5. En ook in Neanderthaler-fossielen vonden ze bewijs voor meerdere kopieën. Door die ontdekking schoof het mogelijke tijdstip van de amylasevermeerdering ineens flink op, aangezien de extra amylasegenen mogelijk al meer dan 600.000 jaar geleden bij de gemeenschappelijke voorouder van moderne mensen en Neanderthalers evolueerden. Gokcumen legt de relatie met de 'uitvinding' van vuur om eten te bereiden. Vóór het koken konden onze voorouders weinig voeding uit rauwe knollen halen, maar vuur maakte deze beter verteerbaar. Volgens Gokcumen bevoordeelde natuurlijke selectie mensen met meer amylase, omdat dat hen hielp een grote verscheidenheid aan voedsel beter te verteren en meer voedingswaarde uit zetmeel te halen.
De eerste golf van amylase-vermeerdering vond dus al heel vroeg plaats. Maar er volgde nog een tweede. Die hangt samen met de opkomst van landbouw en het verbouwen van zetmeelrijk voedsel zoals granen en knollen. Uit de tweede studie, in Nature, blijkt dat in het DNA van Europese en West-Aziatische skeletten uit de afgelopen 12.000 jaar het aantal extra amylase-genen toegenomen is van 4 naar 7.
Natuurlijke selectievoordeel
Beide onderzoeken concluderen dat het hebben van meer amylasegenen een natuurlijk selectievoordeel biedt. Mensen met meer amylase-genen hadden meer kans om te overleven en kinderen te krijgen dan mensen met minder amylase-genen.
Inmiddels lijkt de hoeveelheid amylase die iemand aanmaakt geen gevolgen meer te hebben voor de gezondheid of het voortplantingssucces. Wat betekende het dan voor onze verre voorouders? Gokcumen suggereert dat de rol van amylase in onze mond misschien anders is dan tot nu toe werd gedacht. Traditioneel zagen onderzoekers amylase als de eerste verteringsstap van zetmeel. Maar misschien is de functie van amylase wel om ons lichaam een signaal te geven dat er voedsel op komst is. Meer amylase zou dan betekenen dat het lichaam meer insuline gaat aanmaken, waardoor het meer suiker uit zetmeel kan opnemen. Simpel gezegd: in tijden van schaarste kunnen mensen met veel amylase het meeste halen uit het weinige voedsel dat beschikbaar is.
En in tijden van overvloed? Mogelijk zijn mensen met minder amylase-genen wel kwetsbaarder voor ziektes zoals diabetes, die in onze koolhydraatrijke voedselomgeving een haast niet te stuiten opmars doormaken. Dan zouden - op termijn - behandelingen op basis van amylase wellicht soelaas kunnen bieden. Maar daar is, uiteraard, nog veel meer onderzoek voor nodig.
Zetmeelvertering begint in je mond
Amylase is een enzym in ons speeksel dat zetmeel afbreekt zodra het in onze mond komt, zoals bij het geval is bij koolhydraatrijke voedingsmiddelen als aardappelen, brood of rijst. De eerste aanwijzingen dat sommige mensen extra amylase produceren, kwamen in de jaren ’60 naar voren. Pas sinds kort is de DNA-sequencingtechnologie nauwkeurig genoeg om de amylasegenen die mensen in hun cellen dragen te analyseren. Inmiddels is bekend dat sommige mensen maar een enkel amylasegen dragen, terwijl de meeste mensen er veel meer hebben, tot wel 11 kopieën aan toe. Dat is een uniek kenmerk van mensen. Zo maken chimpansees en andere apen ook amylase aan in hun speeksel, maar zij dragen nooit meer dan één gen voor het enzym.
Amylase-vermeerdering
Het team van Gokcumen vond in fossiele botten van jager-verzamelaars die 45.000 jaar geleden leefden ook al meerdere amylasegen-kopieën, gemiddeld 5. En ook in Neanderthaler-fossielen vonden ze bewijs voor meerdere kopieën. Door die ontdekking schoof het mogelijke tijdstip van de amylasevermeerdering ineens flink op, aangezien de extra amylasegenen mogelijk al meer dan 600.000 jaar geleden bij de gemeenschappelijke voorouder van moderne mensen en Neanderthalers evolueerden. Gokcumen legt de relatie met de 'uitvinding' van vuur om eten te bereiden. Vóór het koken konden onze voorouders weinig voeding uit rauwe knollen halen, maar vuur maakte deze beter verteerbaar. Volgens Gokcumen bevoordeelde natuurlijke selectie mensen met meer amylase, omdat dat hen hielp een grote verscheidenheid aan voedsel beter te verteren en meer voedingswaarde uit zetmeel te halen.
De eerste golf van amylase-vermeerdering vond dus al heel vroeg plaats. Maar er volgde nog een tweede. Die hangt samen met de opkomst van landbouw en het verbouwen van zetmeelrijk voedsel zoals granen en knollen. Uit de tweede studie, in Nature, blijkt dat in het DNA van Europese en West-Aziatische skeletten uit de afgelopen 12.000 jaar het aantal extra amylase-genen toegenomen is van 4 naar 7.
Natuurlijke selectievoordeel
Beide onderzoeken concluderen dat het hebben van meer amylasegenen een natuurlijk selectievoordeel biedt. Mensen met meer amylase-genen hadden meer kans om te overleven en kinderen te krijgen dan mensen met minder amylase-genen.
Inmiddels lijkt de hoeveelheid amylase die iemand aanmaakt geen gevolgen meer te hebben voor de gezondheid of het voortplantingssucces. Wat betekende het dan voor onze verre voorouders? Gokcumen suggereert dat de rol van amylase in onze mond misschien anders is dan tot nu toe werd gedacht. Traditioneel zagen onderzoekers amylase als de eerste verteringsstap van zetmeel. Maar misschien is de functie van amylase wel om ons lichaam een signaal te geven dat er voedsel op komst is. Meer amylase zou dan betekenen dat het lichaam meer insuline gaat aanmaken, waardoor het meer suiker uit zetmeel kan opnemen. Simpel gezegd: in tijden van schaarste kunnen mensen met veel amylase het meeste halen uit het weinige voedsel dat beschikbaar is.
En in tijden van overvloed? Mogelijk zijn mensen met minder amylase-genen wel kwetsbaarder voor ziektes zoals diabetes, die in onze koolhydraatrijke voedselomgeving een haast niet te stuiten opmars doormaken. Dan zouden - op termijn - behandelingen op basis van amylase wellicht soelaas kunnen bieden. Maar daar is, uiteraard, nog veel meer onderzoek voor nodig.