Ответ на проблему непереносимости лактозы может находиться в Монголии

ДНК монголов говорит о том, что они не могут переваривать молоко, однако в их рационе присутствуют молочные продукты. Исследователь выясняет, почему.

Отредактировано 2023-25-06
Монгольская женщина доит животноеМонголы питаются молочными продуктами, хотя большинство из них не переносят лактозу.

Озеро Хёвсгёль находится примерно так далеко к северу от монгольской столицы Улан-Батора, как только можно добраться, не выезжая за пределы страны. Если вы слишком нетерпеливы для 13-часовой поездки на автобусе, вы можете долететь на винтовом самолете до города Мурун, а затем три часа ехать по грунтовым дорогам до Хатгала, крошечной деревни, приютившейся на южном берегу озера. Войлочные юрты, которыми усеяны окружающие зеленые равнины, - это возврат к тем временам - не так давно - когда большинство монголов жили натуральным хозяйством.

В июле 2017 года археогенетик Кристина Уориннер отправилась туда, чтобы узнать о сложных отношениях населения с молоком. В Хатгале она обнаружила кооператив под названием "Благословенный як", где семьи, живущие в нескольких часах езды, объединяли щедрость своих коров, коз, овец и яков, чтобы снабжать туристов традиционными молочными продуктами.

Уорнер часами наблюдал, как члены организации "Благословенный Як" превращали жидкость в головокружительное множество блюд. Молоко было повсюду в этих домах и вокруг них: выплескивалось из набухшего вымени в деревянные ведра, кипело в стальных котелках на кострах, заправленных коровьим навозом, свисало в кожаных мешках с ребристых деревянных стропил, бурлило в специально изготовленных тиглях, покрывало брызгами деревянные решетчатые внутренние стены. Женщины даже моют руки в сыворотке. "Работа с пастухами - это испытание пяти чувств", - говорит Уориннер. "Вкус очень сильный; запах очень сильный. Это напоминает мне о том, как я кормила свою дочь грудью, и все вокруг пахло молоком".

В каждой семье, которую она посетила, полдюжины молочных продуктов или более находились на той или иной стадии производства вокруг центрального очага. А пастухи, приезжавшие продавать свои товары, привозили бочки с айрагом - слабоалкогольным шипучим напитком, который приводил юрты в восторг.

Айраг, изготавливаемый только из лошадиного молока, не следует путать с ааруулом, кислым сыром, созданным из свернувшегося молока, который после нескольких недель сушки на солнце становится настолько твердым, что его лучше сосать или размягчать в чае, чем рисковать зубами, пытаясь его разжевать. Легче употреблять бяслаг - кругляшки белого сыра, спрессованные между деревянными досками. Поджаренный творог под названием ээзги немного похож на подгоревший попкорн; сухой, он хранится месяцами в полотняных мешочках. Тщательно упакованные в обертку из овечьего желудка, маслянистые сливки, известные как урум, сделанные из богатого жиром молока яка или овцы, будут согревать животы всю зиму, когда температура регулярно опускается ниже нуля.

Личный фаворит Уорнера? Пюре", которое остается после превращения коровьего или ячьего молока в алкогольный напиток под названием "шимин архи". "На дне бочки остается маслянистый йогурт, который очень вкусен", - говорит она.

Однако ее долгая поездка в Хатгал не была связана с кулинарным любопытством. Уориннер приехала туда, чтобы разгадать загадку: Несмотря на увиденное ею разнообразие молочных продуктов, по оценкам, 95 процентов монголов генетически не переносят лактозу. Тем не менее, она считает, что в летние безморозные месяцы они могут получать до половины своих калорий из молочных продуктов.

Когда-то ученые считали, что молочное животноводство и способность пить молоко идут рука об руку. То, что она обнаружила в Монголии, заставило Уориннер предложить новое объяснение. По ее словам, во время посещения Хатгала ответ был вокруг нее, даже если она не могла его увидеть.

Сидя, как завороженная, в домах из шерсти, кожи и дерева, она была поражена контрастом с пластиковыми и стальными кухнями, с которыми она была знакома в США и Европе. Монголы окружены микроскопическими организмами: бактериями, которые заквашивают молоко в их разнообразных продуктах питания, микробами в их кишках и на пропитанном молоком войлоке их юрт. То, как эти невидимые существа взаимодействуют друг с другом, с окружающей средой и с нашим организмом, создает динамичную экосистему.

Это не уникально. Каждый человек живет с миллиардами микробов внутри, на себе и вокруг себя. Только в нашем кишечнике процветает несколько килограммов. Исследователи назвали этот маленький мир микробиомом и только начинают понимать, какую роль он играет в нашем здоровье.

Однако некоторые из этих колоний более разнообразны, чем другие: Уориннер все еще работает над отбором образцов микробиомов пастухов Хатгала, но другая команда уже собрала доказательства того, что состав монгольских бактерий отличается от тех, которые встречаются в более индустриальных регионах мира. Составление схемы экосистемы, частью которой они являются, возможно, когда-нибудь поможет объяснить, почему это население может потреблять так много молочных продуктов, и подскажет, как помочь людям, страдающим непереносимостью лактозы.

Уориннер утверждает, что лучшее понимание сложной микробной вселенной, населяющей каждую монгольскую юрту, может также дать понимание проблемы, которая выходит далеко за рамки помощи людям есть больше бри. По мере того, как сообщества по всему миру отказываются от традиционного образа жизни, растет число так называемых болезней цивилизации, таких как слабоумие, диабет и пищевая непереносимость.

Уориннер убеждена, что пристрастие монголов к молочным продуктам стало возможным благодаря мастерству бактерий, которое длилось 3 000 лет или более. Соскоб с зубов степных жителей, умерших тысячи лет назад, позволил ей доказать, что молоко занимало важное место в рационе монголов на протяжении тысячелетий. Понимание различий между традиционными микробиомами, как у них, и микробиомами, распространенными в промышленно развитом мире, может помочь объяснить болезни, сопровождающие современный образ жизни, и, возможно, стать началом другого, более полезного подхода к питанию и здоровью.

Сейчас Уориннер занимается детективной работой в лаборатории древней ДНК Института Макса Планка по изучению истории человечества, расположенной на втором этаже высотного бионаучного комплекса с видом на исторический центр средневекового города Йена, Германия. Чтобы предотвратить загрязнение образцов ДНК, вход в лабораторию занимает полчаса, включая дезинфекцию посторонних предметов, надевание с головы до ног комбинезонов Tyvek, хирургических масок и защитных щитков для глаз. Внутри лаборатории постдоки и техники, орудуя дрелями и кирками, собирают фрагменты зубного налета с зубов давно умерших людей. Именно здесь многие монгольские образцы Уориннера каталогизируются, анализируются и архивируются.

Ее путь в лабораторию начался в 2010 году, когда она была постдокторским исследователем в Швейцарии. Уориннер искала способы найти свидетельства инфекционных заболеваний на многовековых скелетах. Она начала с кариеса, или кариозных полостей - мест, где бактерии проникали в зубную эмаль. Чтобы получить хороший обзор, она потратила много времени на очистку зубного налета: минеральных отложений, которые ученые называют "калькусом" и которые в отсутствие современной стоматологии скапливаются на зубах в виде неприглядной коричневой массы.

Примерно в то же время Аманда Генри, ныне научный сотрудник Лейденского университета в Нидерландах, поместила под микроскоп кальций, соскобленный с зубов неандертальцев, и заметила зерна крахмала, застрявшие в минеральных слоях. Полученные результаты стали доказательством того, что популяция питалась разнообразной пищей, включавшей как растения, так и мясо.

Услышав об этой работе, Уориннер задалась вопросом, может ли изучение образцов со средневекового немецкого кладбища привести к подобным открытиям. Но когда она проверяла под микроскопом остатки пищи, ей мешали массы прекрасно сохранившихся бактерий. "Они буквально стояли у вас на пути, загораживая обзор", - вспоминает она. Образцы кишели генами микробов и человека, сохраненными и защищенными твердой минеральной матрицей.

Уориннер открыл способ увидеть крошечные организмы в археологических записях, а вместе с ними и способ изучения рациона питания. "Я понял, что это действительно богатый источник бактериальной ДНК, о котором никто раньше не думал", - говорит Уориннер. "Это капсула времени, которая дает нам доступ к информации о жизни человека, которую очень трудно получить из других мест".

Исследования зубного камня совпали с растущим интересом к микробиому, что привело Уориннер к желанной должности в компании Max Planck. (В 2019 году Гарвард принял ее на работу в качестве профессора антропологии, и теперь она делит свое время между Кембриджем, штат Массачусетс, и Йеной, курируя лаборатории на двух континентах). Ее выступления на TED набрали более 2 миллионов просмотров. "Я никогда не ожидала, что вся моя карьера будет основана на том, от чего люди тратят много времени и денег, пытаясь избавиться", - говорит она.

Как выяснила Уориннер, этот грязный зубной налет сохраняет не только ДНК. В 2014 году она опубликовала исследование, в котором она и ее коллеги изучали зубы жителей норвежской Гренландии, пытаясь понять, почему викинги покинули свои поселения всего через несколько сотен лет. Она обнаружила взвесь молочных белков в зубном налете самых ранних поселенцев этого района и почти полное отсутствие таковых у людей, похороненных пять веков спустя. "У нас был маркер для отслеживания потребления молочных продуктов", - говорит Уориннер.

Это открытие заставило Уориннера обратиться к одной из самых больших загадок в недавней эволюции человека: Почему именно молоко? Большинство людей в мире генетически не приспособлены к перевариванию молочных продуктов во взрослом возрасте. Меньшинство из них, включая большинство жителей северной Европы, имеют одну из нескольких мутаций, которая позволяет их организму расщеплять ключевой сахар в молоке, лактозу, после раннего детства. Эта способность называется персистенцией лактазы, по названию белка, который перерабатывает лактозу.

До недавнего времени генетики считали, что молочное животноводство и способность пить молоко должны были развиваться вместе, но это не подтвердилось, когда исследователи занялись поиском доказательств. Древние образцы ДНК со всей Европы показывают, что даже в тех местах, где лактазная персистенция распространена сегодня, она появилась лишь в 3000 году до н.э. - вскоре после того, как люди одомашнили крупный рогатый скот и овец и начали употреблять молочные продукты. За 4000 лет до появления мутации европейцы делали сыр и употребляли молочные продукты, несмотря на непереносимость лактозы. Уорнер предположил, что микробы, возможно, выполняли работу по перевариванию молочных продуктов за них.

Чтобы доказать это, она начала искать места, где ситуация была бы похожей. Монголия имела смысл: Есть свидетельства того, что скотоводство и одомашнивание скота там возникло 5 000 лет назад или более. Но, как говорит Уориннер, прямых доказательств потребления молочных продуктов в давние времена не было - пока древние расчеты не позволили ей собрать их прямо из уст мертвых.

Древний налет на зубахДревняя табличка показывает, что монголы употребляли молочные продукты на протяжении тысячелетий. Предоставлено Кристиной Уорнер

С 2016 года в своей лаборатории в Йене Уориннер и ее команда соскабливали зубы скелетов, захороненных в степях тысячи лет назад и раскопанных археологами в 1990-х годах. Образцов размером с чечевицу было достаточно, чтобы обнаружить белки из коровьего, козьего и овечьего молока. Проанализировав те же останки на предмет древней ДНК, Уориннер смог сделать еще один шаг вперед и показать, что они принадлежали людям, у которых отсутствовал ген для переваривания лактозы - точно так же, как у современных монголов.

Образцы микробиома, взятые у современных пастухов и вокруг них, как считает Уориннер, могут дать возможность понять, как это стало возможным. Хотя, по оценкам, лишь один из 20 монголов имеет мутацию, позволяющую им переваривать молоко, мало где в мире молоку уделяется такое большое внимание. Они включают его в праздничные мероприятия и предлагают духам перед любым большим путешествием, чтобы обеспечить безопасность и успех. Даже их метафоры основаны на молоке: "Запах от деревянного сосуда, наполненного молоком, никогда не исчезает" - это грубый эквивалент выражения "старые привычки умирают с трудом".

Внизу по коридору от лаборатории древней ДНК тысячи образцов микробиома, собранных командой за последние два лета, упакованы в высокие промышленные морозильные камеры. Охлажденные до минус 40 градусов по Цельсию - даже холоднее, чем монгольская зима - они включают в себя все: от ээзги и бяслага до козьих экскрементов и мазков из вымени яка. Сотни пластиковых пакетов размером с игральную карту, которые молодые матери используют для заморозки грудного молока, содержат сырое, свежевыжатое верблюжье, коровье, козье, оленье, овечье и ячье молоко.

Первоначальная гипотеза Уориннера заключалась в том, что монгольские пастухи - в прошлом и настоящем - использовали микробы, питающиеся лактозой, для расщепления многочисленных сортов молочных продуктов, делая их легкоусвояемыми. Этот процесс, известный как ферментация, происходит под воздействием бактерий, которые превращают солод в пиво, виноград - в вино, а муку - в пузырчатую закваску.

Ферментация является неотъемлемой частью практически каждого молочного продукта в репертуаре монголов. Хотя западные сыры также используют этот процесс, производители пармезана, бри и камамбера полагаются на грибки и сычужный фермент - фермент из желудка телят - для получения нужной текстуры и вкуса. Монголы же, напротив, поддерживают культуры микроорганизмов, называемые заквасками, сохраняя немного от каждой партии, чтобы заквасить следующую.

Этнографические данные свидетельствуют о том, что эти приготовления существуют очень, очень давно. На монгольском языке они называются "кхёрёнго" - это слово происходит от термина, обозначающего богатство или наследство. Это живые реликвии, которые обычно передаются от матери к дочери. И они требуют регулярного ухода и кормления. "Стартовые культуры требуют постоянного внимания в течение недель, месяцев, лет, поколений", - говорит Бьорн Райххардт, монголоязычный этнограф Макса Планка и член команды Уориннера, ответственный за сбор большинства образцов в морозильных камерах Йены. "Монголы относятся к молочным продуктам так же, как и младенцы". Как и в случае с ребенком, среда, в которой его воспитывают, оказывает глубокое влияние. Микробный состав заквасок каждой семьи, по-видимому, неуловимо отличается.

После возвращения из Хатгала в 2017 году Уориннер запустила проект Heirloom Microbe, чтобы определить и каталогизировать бактерии, которые пастухи используют для производства молочных продуктов. Название проекта отражает ее надежду на то, что в юртах содержатся штаммы или виды, игнорируемые промышленными лабораториями и корпоративными производителями стартовых культур. Возможно, - воображала Уориннер, - найдется новый штамм или какая-то комбинация микробов, которые монголы используют для переработки молока таким образом, который западная наука упустила.

Пока что она обнаружила Enterococcus, бактерию, распространенную в кишечнике человека, которая отлично переваривает лактозу, но была исключена из молочных продуктов США и Европы несколько десятилетий назад. Они также обнаружили несколько новых штаммов знакомых бактерий, таких как Lactobacillus. Но они не выявили никаких радикально отличающихся видов или заквасок - никаких волшебных микробов, готовых к упаковке в виде таблеток. "Не похоже, что здесь есть целый ряд супержуков", - говорит антрополог Маттеус Рест, работающий вместе с Уориннером над исследованием молочной промышленности.

Реальность может оказаться более пугающей. Вместо ранее не открытого штамма микробов, это может быть сложная сеть организмов и практик - любовно поддерживаемые закваски, пропитанный молоком войлок юрт, микрофлора кишечника отдельных пастухов, то, как они перемешивают свои бочки с айрагом - что делает возможным монгольский роман с таким количеством молочных продуктов.

Проект Уориннер теперь имеет новое название - "Молочные культуры", что отражает ее растущее понимание того, что набор микроорганизмов Монголии может не сводиться к нескольким конкретным бактериям. "Наука часто бывает очень редуктивной", - говорит она. "Люди склонны рассматривать только один аспект вещей. Но если мы хотим понять молочное животноводство, мы не можем смотреть только на животных, микробиом или продукты. Мы должны рассматривать всю систему".

Полученные результаты могут помочь объяснить еще одно явление, которое затрагивает людей далеко от монгольских степей. Миллиарды бактерий, составляющих наш микробиом, не являются пассивными пассажирами. Они играют активную - хотя и малопонятную - роль в нашем здоровье, помогая регулировать иммунную систему и переваривать пищу.

За последние два столетия индустриализация, стерилизация и антибиотики кардинально изменили эти невидимые экосистемы. Под поверхностным разнообразием вкусов - основные блюда в торговых центрах, такие как суши, пад-тай и пицца - еда становится все более и более одинаковой. Крупные молочные заводы даже заквашивают такие продукты, как йогурт и сыр, используя выращенные в лабораториях заквасочные культуры - отрасль стоимостью 1,2 миллиарда долларов, в которой доминирует горстка промышленных производителей. Люди, употребляющие в пищу товарную кухню, лишены примерно 30 процентов видов микробов в кишечнике, которые встречаются в отдаленных группах, все еще питающихся "традиционной" пищей. В 2015 году Уориннер был частью команды, которая обнаружила в пищеварительном тракте охотников-собирателей, живущих в джунглях Амазонки, бактерии, которые практически исчезли у людей, потребляющих типичные западные блюда.

"У людей есть ощущение, что они едят гораздо более разнообразную и глобальную пищу, чем их родители, и это может быть правдой, - говорит Рест, - но когда вы смотрите на эти продукты на микробном уровне, они становятся все более пустыми".

В обзорной статье, опубликованной в журнале Science в октябре 2019 года, собраны данные из лабораторий по всему миру, чтобы выяснить, может ли это уменьшающееся разнообразие делать нас больными. Деменция, диабет, болезни сердца, инсульт и некоторые виды рака иногда называют болезнями цивилизации. Все они связаны с распространением городского образа жизни и диеты, обработанной пищи и антибиотиков. В то же время непереносимость продуктов и кишечные заболевания, такие как болезнь Крона и болезнь раздраженного кишечника, растут.

Сравнение микробиома монгольских пастухов с образцами людей, потребляющих более индустриальную пищу в других частях мира, может дать ценные сведения о том, что мы потеряли - и как это вернуть. Выявление недостающих видов может усовершенствовать терапию микробиома человека и добавить необходимую дозу науки в пробиотики.

Времени на эти поиски может остаться совсем немного. За последние 50 лет сотни тысяч монгольских пастухов оставили степи, свои стада и традиционный образ жизни и устремились в Улан-Батор. Около 50 процентов населения страны, примерно 1,5 миллиона человек, сейчас толпами стекаются в столицу.

Летом 2020 года команда Уориннера вернется в Хатгал и другие сельские районы, чтобы собрать мазки изо рта и образцы фекалий у пастухов - последний этап каталогизации традиционного монгольского микробиома. Недавно она решила, что возьмет пробы и у жителей Улан-Батора, чтобы посмотреть, как городское проживание изменяет их бактериальный баланс по мере того, как они принимают новую пищу, новый образ жизни и, по всей вероятности, новые упрощенные сообщества микробов.

По мнению Уориннер, теряется нечто важное, пусть и незаметно. Недавним осенним утром она сидела в своем освещенном солнцем кабинете в Музее археологии и этнографии Пибоди на территории Гарвардского университета. Распаковав вещи после своего последнего трансатлантического переезда, она размышляла о ползучем вымирании юрты за юртой.

Эта проблема значительно отличается по размеру, но не по масштабу, от тех, с которыми сталкиваются защитники дикой природы во всем мире. "Как восстановить целую экологию?" - задается она вопросом. "Я не уверена, что это возможно. Мы делаем все возможное, чтобы записать, каталогизировать и задокументировать как можно больше, и одновременно пытаемся разобраться в этом".

Другими словами, сохранения микробов Монголии недостаточно. Нам также нужны традиционные знания и повседневная практика, которые поддерживали их на протяжении веков. Внизу на витринах выставлены артефакты других народов - от племени массачусеттов, которое когда-то жило на земле, где сейчас стоит Гарвард, до цивилизаций ацтеков и инков, которые правили обширными территориями Центральной и Южной Америки, - чьи традиции исчезли навсегда вместе с микробными сетями, которые они питали. "Молочные системы живы", - говорит Уорнер. "Они живы и непрерывно культивируются уже 5000 лет. Вы должны выращивать их каждый день. Сколько изменений может выдержать система, прежде чем она начнет разрушаться?".