תוֹכֶן
מרבית אוכלוסיית העולמות היא במידה מסוימת ללא סובלנות ללקטוז. בקרב אנשים ממוצא אירופי ובחלקים מסוימים באפריקה, לעומת זאת, היכולת לעכל את הלקטוז בחלב ובמוצרי חלב נפוצה מאוד. יכולת זו נוצרת על ידי מוטציה גנטית הגורמת למי שנושא אותה להמשיך ולייצר אנזים הנקרא לקטאז עד לבגרותו.
לקטוז ולקטאז
חלב אנושי וגם פרה עשירים בסוכר הנקרא לקטוז. לקטוז הוא דיסכריד, מולקולה המיוצרת על ידי שילוב של שתי מולקולות סוכר קטנות יותר בשם גלוקוז וגלקטוז. במים סוכר הלקטוז נוטה להתפרק לגלוקוז וגלקטוז, אך תגובה זו איטית מאוד. האנזים לקטז משמש כזרז בכדי להקל על התגובה ולגרום לה להתרחש במהירות רבה. אנזים זה מורכב מארבע תת-יחידות נפרדות המגיעות יחד ליצירת אנזים מתפקד יחיד. כל יחידת משנה היא שרשרת ארוכה של חומצות אמינו שנמצאות יחד. בסך הכל, אם סופרים את מספר חומצות האמינו בכל שרשרת, ישנם 4,092 יחידות חומצות אמינו בחלבון.
תנאים לתפקוד אנזים
האנזים לקטאז משיג את הביצועים האופטימליים שלו רק אם קיים מגנזיום, והוא מתפקד בצורה הטובה ביותר כאשר ה- pH קרוב ל -6. כאשר האנזים רווי במלואו, או במילים אחרות, כאשר ריכוז הלקטוז הוא כה גבוה עד שהגדלתו אינה עושה זאת להגדיל את קצב התגובה - זה יכול לפרק 60 מולקולות של לקטוז בשנייה. המנגנון שבאמצעותו הוא מקל על התגובה כרוך בשתי חומצות אמינו גלוטמט הממוקמות באופן כזה שברגע שמולקולת הלקטוז נדבקת לאנזים, חומצות אמינו אלה משתפות פעולה בפיצולן לשניים.
גנטיקה של התמדה בלקטאז
כתינוקות, כל בני האדם מייצרים את אנזים הלקטאז במעיים שלהם. עם זאת, מרבית בני האדם מפסיקים לייצר את האנזים בגיל הרך. מוטציה יחידה הקרובה לגן לאנזים זה מאפשרת לך להמשיך לייצר לקטאז לבגרות - וכך לעכל לקטוז גם בבגרותו. תכונה זו נקראת התמדה בלקטאז, ואומרים שאנשים חסרים אותה הם חסרי סובלנות ללקטוז, אם כי היקף וחומרת אי הסבילות ללקטוז משתנה מאוד בקרב אנשים.
מקורות של התמדה בלקטאז
בני האדם החלו בחקלאות רק לפני 10,000 שנה. קיים קשר הדוק בין הפופולריות של חקלאות חלב באזור נתון לבין תדירות המוטציה של התמדה בלקטאז. שני האזורים שבהם ההתמדה בלקטאז נפוצה ביותר הם אירופה וכמה מדינות אפריקאיות, שניהם אזורים בהם נהוגה חקלאות חלב במשך אלפי שנים. עובדה זו מרמזת על התמדה של לקטאז היא חידוש אבולוציוני אחרון וכי הייתה בחירה טבעית חזקה העדיפה את המוטציה הזו, כלומר באזורים שבהם נהגה חקלאות חלב, אנשים שהיו יכולים לעכל את מוצרי החלב היו בעלי סיכוי הרבה יותר לשרוד ולהביא ילדים. מדוע היכולת לאכול חלב הייתה כה מועילה נותרה לא ברורה.