Эволюция и алкоголь. Часть 5

Помимо внутреннего спиртового брожения, этанол может поступать в организм из внешней среды, в частности, вместе с переспелыми ягодами и фруктами. Внутри и на поверхности плодов постоянно находятся микроорганизмы, так называемые бродильщики. В 90% случаев это дрожжи рода Saccharomyces. Ферменты, вырабатываемые дрожжами, значительно ускоряют процесс спиртового брожения плодового сахара. Этот способ химического превращения сахара в спирт и углекислый газ называется ферментацией, которая протекает в среде без притока воздуха. Подобные условия заставляют дрожжевые клетки испытывать легкое кислородное голодание, и как следствие, замедлять свой рост и увеличивать производство этанола. В противоположном варианте, в присутствии кислорода, дрожжи переключаются со спиртового брожения на аэробное дыхание и начинают интенсивнее размножаться. При этом биомасса дрожжей увеличивается в 20 раз.

Присутствие спирта в ягодах и фруктах обусловлено его дезинфицирующим свойством и направлено на борьбу с микробной флорой. Поэтому плоды производят спирт в количестве, прямо пропорциональном степени своего созревания. Так, спелые плоды на дереве содержат примерно 0,6% этанола, опавшие на землю — до 0,9%, а опавшие и забродившие — 4,5%.

С другой стороны, повышенное содержание спирта делает переспевшие плоды калорийным источником питания, поскольку энергетическая ценность этанола составляет 7 ккал/г и занимает промежуточное положение между углеводами (4,1 ккал/г) и жирами (9,3 ккал/г). Теоретически, вклад этанола в общую калорийность пищи у взрослых людей может достигать 12%. Однако, для биохимической переработки большой дозы спирта, организм травоядных животных должен вырабатывать фермент ADH с высокой активностью. В противном случае наступит смерть от отравления непереработанным этиловым спиртом.

Пищевую причину начала алкогольной культуры пытались доказать специалисты в области палеогенетики под руководством Стивена Беннера. Они поставили задачу — найти объективное подтверждение гипотезе "Влияния климата на характер питания приматов". Предметом исследования был выбран фермент алкогольдегидрогеназа класса IV (ADH4), расщепляющий этанол. Для начала его необходимо было обнаружить в родословном древе приматов, и таким образом датировать время наступления алкогольной культуры. И уже потом, соотнеся время начала употребления плодового спирта с историей изменений климата Земли, подтвердить или опровергнуть гипотезу "Пьяной обезьяны".

На первом этапе изучался генетический материал приматов, живших на протяжении 70 млн. лет. Древняя ДНК, выделенная из останков ископаемых организмов, сравнивалась с ДНК современных видов животных. В итоге анализ показал, что фермент ADH4 был низко активным у всех древних приматов, заканчивая последним общим предком человека и орангутана, что на схеме обозначено как разветвление "53". Однако у последнего общего предка группы HCG (человека, шимпанзе и гориллы), обозначенного как разветвление "54", впервые встречается фермент ADH4, способный перерабатывать этанол в 40 раз активнее, чем фермент в разветвлении "53". Это произошло 16 млн. лет назад в период отделения ветви орангутана от ветви группы HCG. Следовательно, согласно данным Стивена Беннера, алкогольная культура началась 16 млн. лет назад и подпадает под эпоху среднего миоцена.

Эпоха миоцена началась около 23 млн. лет назад и закончилась около 5 млн. лет назад. Климат в начале миоцена был умеренно тёплым, но в течение всего периода стабильно охлаждался вплоть до появления ледников. Главный климатический сдвиг произошел в эпоху среднего миоцена, 14 млн. лет назад, став причиной волны вымирания. Стремительное изменение окружающей среды привело к масштабной экологической перестройке. Миоценовые леса Восточной Африки, отличающиеся исключительным разнообразием и богатством представленных в них пород, сменились редкими лесами и пастбищами.

Изменившиеся условия среды обитания не могли остаться в стороне от животного мира. Главный климатический сдвиг, примерно совпадающий во времени с началом алкогольной культуры, вероятно мог стать причиной ответного приспособления организма приматов. Можно предположить, что начальный период употребления забродивших плодов был достаточно длительным, и нередко заканчивался смертельными исходами, до тех пор, пока у одной особи не произошла мутация. В результате изменения наследственного материала, связанного с заменой в молекуле ДНК аминокислоты в позиции 294, произошло резкое увеличение каталитической активности фермента ADH4. Модифицированная естественным путем ДНК была унаследована потомками этой обезьяны и позволила всему будущему поколению усваивать плодовый спирт.

Несмотря на всю очевидность этого факта, остается открытым вопрос, касающийся цели употребления этанола. Учитывая, что приматы начали употреблять алкоголь раньше, чем получили навыки к собирательству и не могли осуществлять целенаправленный поиск на обширной местности, можно предположить, что забродившие плоды животные подбирали с земли вблизи деревьев, причем только те, которые достаточно хорошо выделялись. Однако, в количественном отношении поднятые плоды значительно уступают фруктам, собранным с большого участка, и вряд ли могут рассматриваться как весомый источник питания. Правоту этого суждения подтверждает и факт доживших до наших дней гиббонов и орангутанов, обитавших в древности на равных условиях с группой HCG, но алкоголя не употреблявших. Эти обстоятельства скорее опровергают гипотезу "Пьяной обезьяны" и заставляют видеть причину начала алкогольной культуры не в энергетической ценности этанола, а в удовольствии, которое испытывали древние животные, употреблявшие забродившие плоды.

Источник: vk.com

Комментарии: