9.7: Adaptación en humanos
- Page ID
- 56006
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
\( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)
\( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)
\( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
\( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)
\( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
¿Recuerdas este “tengo leche”? eslogan de la década de 1990? Se utilizó en anuncios de leche en los que se fotografiaba a celebridades usando “bigotes” de leche. Mientras que el propósito del “¿consiguió leche?” anuncios era vender más leche, no se puede negar que beber leche puede ser bueno para la salud. La leche es naturalmente alta en proteínas y minerales. También puede ser baja en grasa o incluso sin grasa si se trata para eliminar los lípidos que ocurren naturalmente en la leche. No obstante, antes de alcanzar un vaso alto y frío de leche, tal vez quieras hacerte otra pregunta: “¿tienes lactasa?”
Adaptación a Lactosa
¿Bebes leche? ¿O evitas beber leche y consumir productos lácteos porque te causan molestias? Si este último es el caso, entonces es posible que tenga problemas para digerir la leche.
Leche, Lactosa y Lactasa
La leche contiene naturalmente no solo proteínas y lípidos; también contiene carbohidratos. Específicamente, la leche contiene el azúcar lactosa. La lactosa es un compuesto disacárido (dos azúcares) que consiste en una molécula cada una de galactosa y glucosa, como se muestra en la fórmula estructural a continuación. La lactosa constituye entre 2 y 8 por ciento de la leche en peso. La cantidad exacta varía tanto dentro como entre especies.
La lactosa en la leche debe descomponerse en sus dos azúcares componentes para ser absorbida por el intestino delgado. La enzima lactasa es necesaria para este proceso, como se muestra en el diagrama a continuación. Los bebés humanos casi siempre nacen con la capacidad de sintetizar lactasa. Esto les permite digerir fácilmente la lactosa en la leche materna (o en fórmula infantil). Sin embargo, en la mayoría de los lactantes, la síntesis de lactasa comienza a disminuir aproximadamente a los 2 años de edad, y cada vez se produce menos lactasa a lo largo de la infancia.
La intolerancia a la lactosa es la incapacidad de los niños mayores y adultos para digerir la lactosa en la leche. Las personas que son intolerantes a la lactosa pueden ser capaces de beber pequeñas cantidades de leche sin ningún problema, pero si intentan consumir cantidades mayores, es probable que sufran efectos adversos. Por ejemplo, pueden tener hinchazón abdominal y calambres, flatulencia (gases), diarrea, náuseas y vómitos. Los síntomas pueden ocurrir de media a dos horas después de que se consume la leche y generalmente son peores cuando la cantidad de leche consumida es mayor. Los síntomas resultan de la incapacidad del intestino delgado para digerir y absorber la lactosa, por lo que la lactosa se transmite al intestino grueso, donde las bacterias intestinales normales comienzan a descomponerla a través del proceso de fermentación. Este proceso libera gases y causa otros síntomas de intolerancia a la lactosa.
La intolerancia a la lactosa es en realidad la condición original y normal de la especie humana, como lo es de todas las demás especies de mamíferos. Los primeros humanos eran cazadores-recolectores que subsistían con alimentos vegetales y animales silvestres. Los alimentos de origen animal pueden haber incluido carne y huevos pero no incluyeron leche porque los animales no habían sido domesticados. Por lo tanto, más allá del período de destete, la leche no estaba disponible para que las personas la tomaran en las primeras poblaciones humanas. Tiene buen sentido biológico dejar de sintetizar una enzima que el cuerpo no necesita. Después de que un niño pequeño es destetado, es un desperdicio de materiales y energía seguir produciendo lactasa cuando la leche ya no es probable que se consuma.
En general, se estima que en la actualidad se cree que un 60 por ciento de la población humana adulta mundial es intolerante a la lactosa. Se puede ver la distribución geográfica de la intolerancia humana moderna a la lactosa en el mapa de la Figura\(\PageIndex{4}\). La intolerancia a la lactosa (azul oscuro) se aproxima al 100 por ciento en poblaciones del sur de América del Sur, África meridional y el este y sudeste de Asia.
La intolerancia a la lactosa no se considera un problema médico porque sus síntomas pueden evitarse al no consumir leche ni productos lácteos. El control dietético de la intolerancia a la lactosa puede ser cuestión de prueba y error, sin embargo, debido a que diferentes personas pueden consumir diferentes cantidades de leche antes de que ocurran los síntomas. Si eres intolerante a la lactosa, ten en cuenta que la leche baja en grasa y sin grasa puede contener algo más de lactosa que la leche entera, ya que la primera suele haber agregado sólidos lácteos que son relativamente altos en lactosa.
Persistencia de lactasa
La persistencia de lactasa es lo opuesto a la intolerancia a la lactosa. Las personas que son persistentes a la lactasa continúan produciendo la enzima lactasa más allá de la infancia y generalmente durante toda la vida. Como consecuencia, son capaces de digerir la lactosa y beber leche a edades más avanzadas sin efectos adversos. El mapa anterior también se puede leer para mostrar dónde ocurre la persistencia de lactasa en la actualidad. Las poblaciones con un bajo porcentaje de intolerancia a la lactosa (incluidos los norteamericanos de ascendencia europea) tienen altos porcentajes de personas con persistencia de lactasa.
La persistencia de lactasa es un rasgo exclusivamente humano que no se encuentra en ninguna otra especie de mamífero. ¿Por qué evolucionó la persistencia de lactasa en humanos? Cuando algunas poblaciones humanas comenzaron a domesticar y mantener rebaños de animales, la leche animal se convirtió en una fuente potencial de alimento. Animales como vacas, ovejas, cabras, camellos e incluso renos (Figura\(\PageIndex{5}\)) pueden guardarse para su leche. Este tipo de leche animal también contienen lactosa, por lo que la selección natural sería fuerte para cualquier individuo que siguiera produciendo lactasa más allá de la infancia y pudiera hacer uso de este nutritivo alimento. Finalmente, el rasgo de persistencia de lactasa aumentaría en frecuencia y llegaría a ser el rasgo predominante en las poblaciones lecheras.
Es probable que la persistencia de lactasa ocurra como resultado tanto de los genes como del ambiente. Algunas personas heredan genes que les ayudan a seguir produciendo lactasa después de la infancia. Los genetistas piensan que varias mutaciones diferentes para la persistencia de lactasa surgieron independientemente en diferentes poblaciones en los últimos 10,000 años. Parte de la persistencia de lactasa puede deberse a la exposición continua a la leche en la dieta en la infancia y la edad adulta. En otras palabras, una persona puede estar genéticamente predispuesta a sintetizar lactasa a edades más avanzadas debido a una mutación pero puede necesitar la estimulación continua del consumo de leche para seguir produciendo lactasa.
¿Thrifty Gene o Drifty Gene?
Además de la variación en la persistencia de lactasa, las poblaciones humanas pueden variar en la eficiencia con la que utilizan las calorías en los alimentos que consumen. Las personas en algunas poblaciones parecen poder arreglárselas con cantidades de alimentos que serían inadecuadas para otras, por lo que tienden a aumentar de peso fácilmente. ¿Qué explica estas diferencias en las personas?
Hipótesis de genes ahorrativos
En 1962, el genetista humano James Neel propuso la hipótesis del gen ahorrativo. Según esta hipótesis, los llamados “genes ahorrativos” evolucionaron en algunas poblaciones humanas porque permitían que las personas salieran con menos calorías y almacenaran el resto como grasa corporal cuando los alimentos eran abundantes. Según la hipótesis de Neel, los genes ahorrativos habrían aumentado en frecuencia a través de la selección natural porque ayudarían a las personas a sobrevivir en tiempos de hambruna. Las personas con los genes serían más gordas y podrían depender de su grasa corporal almacenada para obtener calorías cuando los alimentos escaseaban.
Tales genes ahorrativos habrían sido ventajosos en las primeras poblaciones humanas de cazadores-recoletos si la escasez de alimentos fuera estrés recurrente. Sin embargo, en los tiempos modernos, cuando la mayoría de la gente tiene acceso a suficientes alimentos durante todo el año, los genes ahorrativos ya no serían ventajosos. De hecho, en condiciones de comida abundante, tener genes ahorrativos predispondría a las personas a aumentar de peso y desarrollar obesidad. También tenderían a desarrollar una enfermedad crónica asociada a la obesidad, particularmente la diabetes tipo II. La diabetes mellitus es una enfermedad que se presenta cuando hay problemas con la hormona pancreática insulina, que normalmente ayuda a las células a tomar glucosa de la sangre y controla los niveles de glucosa en sangre. En la diabetes tipo II, las células del cuerpo se vuelven relativamente resistentes a la insulina, lo que lleva a un alto nivel de glucosa Esto provoca síntomas que incluyen sed excesiva y micción. Sin tratamiento, la diabetes puede llevar a consecuencias graves, como ceguera e insuficiencia renal.
Neel propuso su hipótesis de genes ahorrativos no sobre la base de la evidencia genética de genes ahorrativos sino como una posible respuesta al misterio de por qué los genes que parecen promover la diabetes no han sido seleccionados naturalmente de algunas poblaciones. El misterio surgió de las observaciones de que ciertas poblaciones —como los isleños del Pacífico Sur, los africanos subsaharianos y los nativos americanos del sudoeste— desarrollaron altos niveles de obesidad y diabetes después de que abandonaron las dietas tradicionales y adoptaron dietas occidentales. Esto se refleja en una figura\(\PageIndex{6}\) que muestra las tasas de diabetes 2017-2018 en EU. La prevalencia de diabetes diagnosticada fue mayor entre los indios americanos/nativos de Alaska (14.7%), las personas de origen hispano (12.5%) y los negros no hispanos (11.7%), seguidos de los asiáticos no hispanos (9.2%) y los blancos no hispanos (7.5%). Una nota importante para estudios basados en la raza: dos humanos cualquiera tienen 99.9% de ADN similar. La diferencia de 0.1% causa variación en los rasgos físicos que los humanos han utilizado para construir razas. Biológicamente, todos los humanos pertenecen a una sola raza. Se seleccionan diferentes rasgos en diferentes ambientes debido a la selección natural y deriva genética.
Evaluación de la hipótesis del gen ahorrativo
Uno de los supuestos que subyacen a la hipótesis del gen ahorrativo es que las poblaciones humanas que recientemente desarrollaron altas tasas de obesidad y diabetes después del contacto occidental tenían una larga historia de hambruna recurrente. La evidencia antropológica contradice esta suposición para al menos algunas de las poblaciones en cuestión. Por ejemplo, los isleños del Pacífico Sur han vivido durante mucho tiempo en una “tierra de abundancia”, con exuberantes bosques tropicales durante todo el año en islas rodeadas de cálidas aguas llenas de peces. Otra suposición subyacente a la hipótesis del gen ahorrativo es que los cazadores-recolectores engordaron significativamente durante los períodos de abundancia. Nuevamente, hay poca o ninguna evidencia de que los cazadores-recolectores depositaran tradicionalmente grandes reservas de grasa cuando los alimentos estaban fácilmente disponibles.
Algunos genetistas han buscado directamente los llamados genes ahorrativos. Los estudios han revelado muchos genes con pequeños efectos asociados con la obesidad o la diabetes. Sin embargo, estos genes pueden explicar solo unos pocos puntos porcentuales de la variación poblacional total en obesidad o diabetes.
El gen Drifty y otras hipótesis
Ante la falta de evidencia para la hipótesis del gen ahorrativo, varios investigadores han sugerido hipótesis alternativas para explicar la variación poblacional en obesidad y diabetes. Una hipótesis postula que la susceptibilidad a la obesidad y la diabetes puede ser un efecto secundario de la adaptación al calor. De acuerdo con esta idea, algunas poblaciones evolucionaron menores tasas metabólicas como adaptación al estrés térmico, debido a que menores tasas metabólicas redujeron la cantidad de calor que producía el cuerpo. Las menores tasas metabólicas también predisponen a las personas a ganar exceso de peso y desarrollar obesidad y diabetes.
También se ha propuesto una hipótesis de fenotipo ahorrativo. Esta hipótesis sugiere que los individuos que tienen una nutrición inadecuada durante el desarrollo fetal podrían desarrollar un fenotipo resistente a la insulina. El fenotipo insulinoresistente supuestamente prepararía a estos individuos para una vida de hambruna, basada en el ambiente dentro del útero. En un ambiente libre de hambruna, sin embargo, el fenotipo ahorrativo conduciría al desarrollo de diabetes.
La alternativa más reciente a la hipótesis del gen ahorrativo es la hipótesis de genes vagos propuesta por el biólogo John Speakman. Argumenta que los genes que protegían a los humanos de la obesidad estuvieron bajo una fuerte presión de selección natural durante un periodo de tiempo muy largo mientras que los ancestros humanos estuvieron sujetos al riesgo de depredación. Según este punto de vista, poder superar a los depredadores habría sido un factor importante en la selección contra la gordura. Cuando se disminuyó el riesgo de depredación, quizás ya hace 2 millones de años, los genes que mantienen bajo control la gordura ya no serían seleccionados para. Sin presión selectiva para estos genes, sus frecuencias podrían cambiar aleatoriamente debido a la deriva genética. En algunas poblaciones, por casualidad, las frecuencias de los genes podrían disminuir a niveles relativamente bajos, mientras que en otras poblaciones las frecuencias podrían ser mucho mayores.
Mito: La intolerancia a la lactosa es una alergia a la leche.
Realidad: La intolerancia a la lactosa no es una alergia porque no es una respuesta del sistema inmunológico. Más bien, es una sensibilidad a la leche que es causada por la deficiencia de lactasa por lo que el azúcar en la leche no puede ser digerido. La alergia a la leche sí existe, pero es una condición diferente que ocurre en solo alrededor del 4 por ciento de las personas. Se produce cuando las proteínas de la leche (no el azúcar de la leche) desencadenan una reacción inmune. ¿Cómo puedes determinar si tienes intolerancia a la lactosa o alergia a la leche? Si puedes tomar leche sin lactosa sin síntomas, es probable que seas intolerante a la lactosa y no alérgico a la leche. Sin embargo, si la leche sin lactosa también produce síntomas, es probable que tengas alergia a la leche. Tenga en cuenta que es posible tener ambas condiciones.
Mito: Si eres intolerante a la lactosa, nunca podrás tomar leche ni consumir otros productos lácteos sin sufrir síntomas físicos adversos.
Realidad: La intolerancia a la lactosa no significa que consumir leche y otros productos lácteos esté fuera de discusión. Además de la leche sin lactosa, que está ampliamente disponible, muchos productos lácteos tienen niveles relativamente bajos de lactosa, por lo que es posible que pueda consumir al menos pequeñas cantidades de ellos sin molestias. Por ejemplo, es posible que puedas consumir leche en forma de yogur sin ningún problema porque las bacterias del yogur producen lactasa que descompone la lactosa. El yogur griego puede ser tu mejor apuesta porque es menor en lactosa, para empezar. Los quesos añejos también tienden a tener niveles relativamente bajos de lactosa debido al proceso de elaboración del queso. Finalmente, al agregar gradualmente leche o productos lácteos a su dieta, es posible que pueda aumentar su tolerancia a la lactosa.
Revisar
- Distinguir entre los términos lactosa y lactasa.
- ¿Qué es la intolerancia a la lactosa y qué porcentaje de todas las personas la tiene?
- ¿Dónde y por qué evolucionó la persistencia de lactasa?
- ¿Cuál es la hipótesis del gen ahorrativo?
- ¿Qué tan bien está respaldada por la evidencia la hipótesis del gen ahorrativo?
- Describir una hipótesis alternativa a la hipótesis del gen ahorrativo.
- ¿Crees que la falta de exposición a productos lácteos podría afectar el nivel de lactasa de una persona? ¿Por qué o por qué no?
- Describa un experimento que le gustaría hacer o datos que le gustaría analizar que ayudarían a probar la hipótesis del fenotipo ahorrativo. Recuerda, estás estudiando a la gente, ¡así que asegúrate de que es ético! Discuta los posibles factores de confusión que debes controlar en este estudio, o que podrían afectar la interpretación de tus resultados.
- Explicar la relación entre insulina, glucosa en sangre y diabetes tipo II.
- Verdadero o Falso. La persistencia de lactosa evolucionó más recientemente que la intolerancia a lactosa.
- Verdadero o Falso. La hipótesis del gen deriva depende de la suposición de que las personas más gordas no pueden correr tan eficazmente como las personas más delgadas.
- ¿Qué dos grupos étnicos en Estados Unidos tienen una tasa particularmente alta de muertes por diabetes? ¿Qué otro tipo de datos te gustaría observar para determinar si ciertos grupos étnicos son más susceptibles a la diabetes? Explique por qué estos datos adicionales serían útiles.
Explora más
¿La obesidad conduce a la diabetes, o podría ser al revés? Escucha una respuesta provocativa a esta pregunta en esta conmovedora charla TED:
Atribuciones
- Obtuvo leche liberada al dominio público a través de Wikimedia Commons
- Lactosa Haworth de NeuroTiker liberada al dominio público vía Wikimedia Commons
- Adaptado por Mandeep Grewal de Hidrólisis de lactosa de Yikrazuul liberado al dominio público vía Wikimedia Commons
- Laktoseintoleranz de Rainer Zenz liberado al dominio público vía Wikimedia Commons
- Lapper og Reinsdyr por Nasjonalbiblioteket de Noruega subido por Anne-Sophie Ofrim, licenciado CC BY 2.0 vía Wikimedia Commons
- Gráfico de diabetes y datos por CDC, dominio público
- Texto adaptado de Biología Humana por CK-12 licenciado CC BY-NC 3.0