Причем это изменение касается не только людей, но и собак: их рацион тоже стал сильнее зависеть от крахмала. Причем, похоже, это изменение было гораздо резче, чем у людей.
Как пишет Джаред Даймонд:
...собаки не строго плотоядны, а всеядны: если вы достаточно наивны, чтобы считать своего домашнего любимца мясоедом, просто возьмите упаковку собачьего корма и прочитайте список ингредиентов.
И у собак, и у людей, для того, чтобы переваривать крахмал, нужен фермент α-амилаза. Видимо, потому, что потребность в этом ферменте выросла очень быстро и очень недавно, увеличение количества фермента было достигнуто необычным способом: не за счет увеличения экспрессии гена, а за счет увеличения числа копий этого гена. И у людей, и у собак это число сильно варьирует внутри популяции, и это коррелирует с количеством фермента и, стало быть, со способностью переваривать крахмал.
Fig. 1 Число копий генов α-амилазы на гаплоидный геном у разных видов (из [3]). Обратите внимание на увеличение числа копий у животных, питающихся крахмалом. Человек больше других обезьян; мыши и крысы больше, чем другие грызуны; собака больше, чем волк и другие хищники; свинья (равно дикая и домашняя) больше, чем другие парнокопытные. α-Амилаза - это не только зерно, но и всякие корнеплоды.
В работе [1] сравнили распределение числа копий гена α-амилазы у разных популяций собак: тех, которые живут среди народов, где употребление крахмала существенно для их диеты, и тех, для которых это несущественно. Несущественно - это лайки, живущие у народов Крайнего Севера, и динго, одичавшие в Австралии примерно 3500 лет назад.
Так вот, у динго в среднем 2.2 гена α-амилазы на диплоидный геном, у северных лаек - в Старом и Новом Свете, соответственно, 3.7 и 6.4 гена на геном. А у собак, живущих в местах, где крахмал входит в их рацион - 13 копий на геном. У волка - 2.3 копии/геном [2].
Fig. 2 Различия между разными собаками в числе генов α-амилазы (из [1]). У собак Крайнего Севера и динго - мало копий α-амилазы, а у собак, питающихся крахмалом - много.
Есть еще другая интересная история про число генов слюнной амилазы у разных человеческих популяций, но она не очень понятная, поэтому про нее пока писать не буду.
- Arendt M. et al. (2016) Diet adaptation in dog reflects spread of prehistoric agriculture. Heredity (Edinb) 117:301-306.
- Axelsson E et al. (2013) The genomic signature of dog domestication reveals adaptation to a starch-rich diet. Nature 495:360-4
- Pajic P et al. (2019) Independent amylase gene copy number bursts correlate with dietary preferences in mammals. eLife 8:e44628