Анализ последовательностей гена алкогольдегидрогеназы 7 (ADH7) у 85 видов млекопитающих показал, что эффективнее всего перерабатывают алкоголь приматы и рукокрылые, сообщается [2] в Proceedings of the Royal Society B. Активность одного из ферментов, который переводит этиловый спирт в ацетальдегид, у разных видов может отличаться на порядки, поэтому перенос на человека результатов исследований алкоголизма, полученных на других млекопитающих, может приводить к неверным выводам.
Люди употребляют напитки, содержащие этанол, уже очень давно, отмечает N+1 [3]. К примеру, на территории современного Израиля пиво варили [4] минимум 13000 лет назад, хотя его вид и вкус отличались от современных. Способность и желание нашего вида пить алкоголь связаны с его эволюционным наследием: предки человека, как и многие другие приматы, ели фрукты, которые могут забродить, если перезреют. Но и других млекопитающих ловили на тяге к спиртному: долгое время считалось, что слоны в Африке специально едят [5] ферментированные плоды марулы, чтобы опьянеть. Правда, 15–16 лет назад эту точку зрения активно подвергали сомнению [6] под тем предлогом, что раньше ученые слишком очеловечивали слонов.
Сотрудники канадского Университета Калгари во главе с Амандой Мелин (Amanda Melin) решили оценить способность различных млекопитающих перерабатывать этиловый спирт: чем лучше она развита, тем больше этанола теоретически может употребить животное и при этом не отравиться и не заснуть. Действие C2H5OH нейтрализуют ферменты алкогольдегидрогеназы (ADH), которые переводят это соединение в ацетальдегид. Они кодируются разными генами и экспрессируются в разных органах. Первым действует ADH7 [7], так как этот фермент вырабатывается в основном в желудке, ротовой полости и пищеводе. Многие другие алкогольдегидрогеназы образуются по большей части в печени и работают уже не с этанолсодержащей пищей, а со спиртом, попавшим в кровь. Поэтому исследователи сравнивали последовательности генов, кодирующих ADH7, а не прочие ферменты той же группы.
Ученые отобрали данные по гену ADH7 для 85 видов млекопитающих из самых разных отрядов: грызунов, рукокрылых, приматов, парнокопытных, хоботных, хищных, китообразных и других. Они смотрели, присутствует ли у вида этот ген; если да, то нет ли в нем мутаций, из-за которых алкогольдегидрогеназа 7 не может должным образом функционировать (например стоп-кодонов [8], которые стоят не в конце гена, а раньше). Учитывали и пищевые привычки животного — долю нектара и плодов в его диете. Теоретически, чем больше подобной пищи ест млекопитающее, тем выше у него шанс столкнуться с этанолом в природе.
Изменения в гене ADH7, которые влияют на активность кодируемого им фермента, у различных видов млекопитающих. У некоторых этот ген не обнаружили (такие виды отмечены знаком вопроса), у других нашли мутации, из-за которых алкогольдегидрогеназа 7 не работает (отмечены запрещающим знаком). Цвет кружка рядом с названием вида отражает процент фруктов и нектара в его диете: чем кружок желтее, тем он выше. Фото: Mareike C. Janiak et al. / Proceedings of the Royal Society B, 2020
Ген ADH7 отыскали у 79 из 85 исследованных видов. У части из них он превратился в псевдоген [10] — последовательность ДНК, которая раньше была функциональным геном, но теперь на ее основе невозможно получить работающий белок. В число млекопитающих с псевдогенами ADH7 входят лошадь (Equus caballus), белый носорог (Ceratotherium simum), морская свинка (Cavia porcellus), дегу (Octodon degu), канадский бобр (Castor canadensis), девятипоясный броненосец (Dasypus novemcinctus), а также многие китообразные, хоботные, хищные и парнокопытные. Скорее всего, они почти не способны эффективно перерабатывать этанол. Это интересно, так как одним из аргументов против пристрастия слонов к маруле было то, что они просто не могут съесть достаточно плодов, чтобы опьянеть. Но если у этих животных плохо работают алкогольдегидрогеназы, то интоксикация этанолом, наоборот, должна наступать быстро.
Функциональные ADH7 обнаружили у тех, кто потребляет много фруктов и нектара, — приматов и рукокрылых. У многих из них в соответствующем гене имеются замены, которые могут повышать эффективность алкогольдегидрогеназы 7, по некоторым данным — в 40 раз [11] по сравнению с предковой формой фермента (у приматов). Также вероятно, что белок, кодируемый ADH7, активен у ряда сумчатых, таких как домовый опоссум [12] (Monodelphis domestica; интересно, что сумки у него нет, а в рацион входят фрукты).
Предположение, что алкогольдегидрогеназа 7 наиболее активна у животных, которые едят нектар и фрукты и поэтому часто встречаются с этанолсодержащей пищей, подтвердилось, но лишь частично. У насекомоядных, которые обычно всеядны, этот фермент тоже работает, хотя вряд ли используется для нейтрализации алкоголя. В то же время у травоядных — грызунов, парнокопытных, лошадей, слонов — ADH7 отсутствует либо с него нельзя считать информацию для построения полноценного белка. Это странно, учитывая, что листья — это растительная пища, как и плоды, и нектар. Авторы предполагают, что в случае травоядных функцию алкогольдегидрогеназы 7 берут на себя бактерии-симбионты желудка или кишечника либо другие ферменты того же класса, которые экспрессируются ниже по пищеварительному тракту или в печени.
Исследователи делают из своей работы очевидный, но важный вывод: разные млекопитающие перерабатывают этиловый спирт с весьма неодинаковой эффективностью, а значит, не стоит бездумно переносить данные с одних видов на другие. Стоит учитывать экологические особенности и эволюционную историю каждого. Это особенно важно помнить при изучении алкоголизма на модельных животных. Чаще всего в этой роли выступают мыши и крысы, чьи образ жизни и пищевые привычки довольно далеки от человеческих.
Ранее сотрудники Дартмутского колледжа показали [13], что некоторые приматы, например руконожки айе-айе [14] и медленные лори [15], специально ищут забродивший сок и перезрелые плоды, в которых есть этиловый спирт. Он служит для них дополнительным источником калорий.
Источник: N+1 [3].
Ссылки:
[1] https://argumentua.com/reportazh/foto-dnya
[2] https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsbl.2020.0070
[3] https://nplus1.ru/news/2020/05/04/hows-my-drinking
[4] https://www.smithsonianmag.com/smart-news/traces-13000-year-old-beer-found-israel-180970282/
[5] https://link.springer.com/article/10.3758%2FBF03333758
[6] https://www.journals.uchicago.edu/doi/10.1086/499983
[7] https://en.wikipedia.org/wiki/ADH7
[8] https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%82%D0%BE%D0%BF-%D0%BA%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D0%BD
[9] https://nplus1.ru/images/2020/05/04/16c21819b4d8a695d57938333e768ff4.jpg
[10] https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%81%D0%B5%D0%B2%D0%B4%D0%BE%D0%B3%D0%B5%D0%BD%D1%8B
[11] https://www.pnas.org/content/112/2/458
[12] https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B9_%D0%BE%D0%BF%D0%BE%D1%81%D1%81%D1%83%D0%BC
[13] https://nplus1.ru/news/2016/07/20/Alcohol-consumption-in-primates
[14] https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D0%B4%D0%B0%D0%B3%D0%B0%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%80%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D1%80%D1%83%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D0%BE%D0%B6%D0%BA%D0%B0
[15] https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B5%D0%B4%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%BB%D0%BE%D1%80%D0%B8