Myszy i ludzie i próchnica

Próchnica zębów to efekt przyjęcia rolniczego trybu życia. W skali czasu ewolucji człowieka jest to więc problem stosunkowo młody. Jakieś 10 tysięcy lat. Wtedy człowiekowi zaczęły psuć się zęby. Wydaje się, że było to spowodowane dość gwałtowną zmianą diety. Wzbogaceniem pożywienia w gluten, żywność przetworzoną a przede wszystkim w cukry. Ale jest jeszcze coś, czego do niedawna nie brano pod uwagę. Rolniczy tryb życia zbliżył człowieka do gryzoni, a szczególnie do myszy. I to dzięki myszkom ludzie nabawili się próchnicy. Jak to możliwe?

Próchnica zębów u człowieka powodowana jest głównie przez Gram-dodatnią beztlenową bakterię Streptococcus mutans. Znajduje się ona w tzw. florze bakteryjnej jamy ustnej każdego człowieka i razem z polisacharydami tworzy wokół zębów bakteryjny biofilm. Nic złego nie dzieje się do czasu kiedy sfermentowane cukry z pożywienia nie sięgną bakteryjnego biofilmu. Wtedy tworzą się niszczące zęba kwasy. Jeśli zdarza się to od czasu do czasu, naturalne procesy remineralizacji uzupełniają ubytki. Jeśli jednak spożycie cukrów (węglowodorów) jest zbyt częste, ząbki zaczynają się psuć. Ale co z tymi myszami?

Streptococcus mutans - czy to paciorkowiec, który pochodzi od gryzoni? (fot. CDC PD)

Ano - bakteria S. mutans jest bardzo blisko spokrewniona ze Streptococcus ratti, której naturalnym środowiskiem jest jama ustna szczurów i myszy. Wiele wskazuje na to, że S. mutans z jamy ustnej człowieka jest ewolucyjnym potomkiem S. ratti. Wraz z upowszechnieniem się rolnictwa i zbliżeniem człowieka do myszy, bakterie z jamy ustnej gryzoni przeniosły się do jamy ustnej człowieka, gdzie przekształciły się z biegiem czasu w nowy gatunek (Cornejo et al., 2012). Czytelnikom pozostawiam przyjemność wymyślenia sposobu w jaki bakterie przedostały się jednej jamy do drugiej oraz, czy ludzie w ramach wymiany też czymś zarazili myszki.

I tak, ok. 10 tysięcy lat temu flora bakteryjna jamy ustnej człowieka wzbogaciła się o nowy gatunek bakterii, na którą nasze zęby nie były przygotowane.

Oczywiście, pomysł mysiej bakterii ma swoich sceptyków, którzy podkreślają główną rolę nadmiernego spożycia cukrów w rozwoju próchnicy. Jako przykład podaje się Aborygenów, u których próchnica pojawiła się nagle wraz "europejskim" cukrem. Ale czy ktoś znał wcześniejszy skład flory bakteryjnej jamy ustnej Aborygenów?

Źródła:
Cornejo, O., Lefebure, T., Pavinski Bitar, P., Lang, P., Richards, V., Eilertson, K., Do, T., Beighton, D., Zeng, L., Ahn, S., Burne, R., Siepel, A., Bustamante, C., & Stanhope, M. (2012). Evolutionary and Population Genomics of the Cavity Causing Bacteria Streptococcus mutans Molecular Biology and Evolution DOI: 10.1093/molbev/mss278

fot. w nagłówku  Photo Credit: PKMousie via Compfight cc

Czytaj więcej

Po co nam zęby mądrości?

Większość z nas ma przykre doświadczenia wyniesione z gabinetu stomatologicznego. Zdążyliśmy się przyzwyczaić do tego, że zęby psują się nam z powodu niewłaściwego odżywiania. Przepraszam, w ogóle z powodu jedzenia. Czegokolwiek nie weźmiemy do ust, to nam szkodzi. A to za dużo cukru, a to gluten oblepi nam zęby, a to jeszcze co innego. Chorują też dziąsła. Stomatolodzy mają pełne ręce roboty, choć ich usługi nie należą do najtańszych. Na brak zajęć nie narzekają też ortodonci. Dość powszechnym problemem występującym u współczesnych ludzi jest natłok zębów, czyli brak miejsca w szczęce na kolejne, wyrzynające się zęby. Często związane jest to z ostatnimi zębami z szczęce - ósemkami, czyli tzw. zębami mądrości. Zęby te uchodzą też za najbardziej narażone na próchnicę i stwarzające problemy w leczeniu, ze względu na trudne dojście. Dentyści chętniej je wyrywają niż leczą. Ponadto, zdarza się, że wyrzynają się bardzo późno, np. po 40-ce, lub wcale. Ogólnie, uważa się je za narząd szczątkowy u człowieka, taki niepotrzebny badziew. Sam usłyszałem co najmniej dwa razy od dentysty: Usuniemy! Po co Panu te ósemki?

Ósemki jeszcze mam :) ale ciągle zastanawiam się skąd te problemy z nimi?


Punktem wyjścia do rozważań niech będzie uzębienie zwierząt, a właściwie samych ssaków. Weźmy tedy najlepszego przyjaciela człowieka, czyli psa. Dla czystości wywodu zapomnijmy na chwilę o bokserach czy pekińczykach, psich rasach o dość silnej presji selekcyjnej człowieka na wygląd ich pyska.

Uzębienie psa, widać trzy siekacze i kieł
(Rachel329, Public Domain)

Dorosły pies ma sporo zębów: 3 siekacze, 1 kieł, 4 przedtrzonowe i 2 (lub 3 w żuchwie) trzonowe (liczymy połowę, symetrycznie). Układ ten można przedstawić 3-1-4-2(3). Łącznie 42 zęby. Ale nie ma problemu z 10-kami lub 12-kami, pies ma bardzo długi pysk czyli długie szczęki. Wszystko się pomieści. Taka wysunięta twarzoczaszka to tzw. prognatyzm czaszki.

U naczelnych (Primates) sprawa z zębami wygląda zupełnie inaczej. Zębów mamy zdecydowanie mniej. Szympanse (i większość małp) oraz ludzie mają 32 zęby w układzie 2-1-2-3. No właśnie. Czujecie już o co chodzi? Zębów mamy tyle co szympans, ale szympans ma znaczny prognatyzm czaszki. Ludzie cechują się ortognatyzmem, czyli płaską twarzą. Cecha ta ewoluowała u człowieka od kilku milionów lat. Można przyjąć, że od czasu rozejścia się linii rozwojowych szympansa i człowiekowatych, czyli jakieś 6 mln lat temu (pod koniec miocenu).

Wraz z ortognatyzmem skracała nam się długość łuku szczęki i jest w niej coraz mniej miejsca na zęby. Czemu tak się działo? Wydaje się, że wszystkiemu winna dieta. Australopiteki cechowały się wystającą twarzoczaszką i wysuniętymi łopatowato do przodu siekaczami czyli uzębieniem typowym dla roślinożerców (zjadających głównie owoce). Wraz z wprowadzeniem mieszanej diety, siekacze stopniowo prostowały się, zmieniało się szkliwo. Stąd też Homo erectus, który nie gardził mięsem, miał już bardziej płaską twarz i krótszy, bardziej rozwarty łuk szczęki. I tak już zostało u Homo sapiens. No to skąd ten problem z ósemkami? Skoro tak dobrze służyły przez tysiące lat, to czemu dziś chcą je nam wyrywać?

Okazuje się, że głównym powodem była kolejna zmiana sposobu żywienia, dotycząca człowieka współczesnego. Zmiana związana z dość gwałtownym, w sensie ewolucji , przejściem od kultur łowców-zbieraczy do kultur rolniczych. To właśnie dieta rolników sieje takie spustoszenie w naszym uzębieniu, i ogólnie, wpływa na zmiany naszych szczęk. Wpływa na bolesne wyrzynanie się zębów mądrości. Ciągle jesteśmy na etapie ewolucyjnego przystosowywania się do tej diety.

Powyższa teza powstała na podstawie pomiarów szczęk ludzi reprezentujących wspomniane dwa typy kulturowe. Przeanalizowano czaszki z 11 typów kultur z całego świata. 5 typów reprezentowało czaszki łowców-zbieraczy, takich jak afrykańscy Buszmeni czy Inuici z Alaski. 6 typów to czaszki ludzi kultur rolniczych. Łącznie 322 szczęki i 295 żuchw pochodzących ze zbiorów muzealnych (von Cramon-Taubadel, 2011).

Eskimosi cieszą się, bo nie mają
problemów z ósemkami
(NARA Public Domain)

Po opracowaniu wyników pomiarów wyszło, że łowcy mają dłuższe i nieco węższe żuchwy niż rolnicy. I to w przypadku wszystkich kultur, niezależnie od szerokości geograficznej. Szczęki tak bardzo się już nie różnią. Autorka doszła do wniosku, że rozwój żuchwy, w przeciwieństwie do górnej szczęki, bardziej był uzależniony od sposobu odżywiania niż wzorca genetycznego. Krótsza żuchwa pojawiła się wśród ludów, które spożywały dużo miękkiego, przetworzonego pokarmu. Jest po prostu efektem mniejszego zapotrzebowania na silne mięśnie do przeżuwania twardego i łykowatego pożywienia myśliwych. Słabsze i mniejsze mięśnie, więc mniejsza żuchwa.
Teoria broni się też w zestawieniu z problemami ortodontycznymi współczesnych populacji post-industrialnych społeczeństw. To właśnie wśród nich mamy najwięcej problemów z prostymi zębami, z natłokiem zębów, a obrazek dziecka z aparatem ortodontycznym to już normalka.

Jeśli więc ktoś z Was zamierza zostać ortodontą, to raczej nie wśród Aborygenów czy Eskimosów. Nie będziecie tam mieli pacjentów.


Źródła:
1. von Cramon-Taubadel, N. (2011). Global human mandibular variation reflects differences in agricultural and hunter-gatherer subsistence strategies Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.1113050108
2. Fot. w nagłówku: Józef Chełmoński "Bociany" Muzeum Narodowe w Warszawie, Public Domain

Czytaj więcej

Pij mleko, będziesz mieć biegunkę

Z moich obserwacji wynika, że krowie mleko ma całą rzeszę zagorzałych zwolenników, którzy nerwowo reagują na informację, że jego spożycie wcale nie leży w ludzkiej naturze. Można nawet stwierdzić, że jest wbrew ludzkiej naturze. Jestem pewien, że wśród Czytelników znajdzie się niejedna osoba, która po wypiciu mleka ma.... mówiąc wprost, biegunkę. A jak to się ma do hasła reklamowego "Pij mleko! Będziesz wielki"?

Cały problem z mlekiem wynika z tego, że człowiek spożywa je przez całe swoje życie. Jest w tym zupełnie odosobnionym ssakiem, gdyż pozostałe spożywają mleko tylko będąc oseskami, czyli przez ok. 3% swojego życia. Dzieje się tak dlatego, że później zanikają u nich enzymy laktazy i galaktozydazy potrzebne do rozkładu cukru prostego znajdującego się w mleku, czyli laktozy. U dzieci enzymy te zanikają w wieku ok. 4 lat. Spożycie mleka w późniejszym wieku, wobec braku enzymów rozkładających laktozę, kończy się fatalną biegunką. Nierozłożona laktoza zatrzymuje wodę w jelitach, a przy udziale bakterii ulega fermentacji tworząc kwas mlekowy i duża ilość gazu. Jak widać, skutki opłakane i już na samą myśl odechciewa się mleka.

Dlaczego więc mleko stało się tak popularne i część ludzi bez problemu radzi sobie z trawieniem?
Trzeba sięgnąć do początków upowszechniania się spożycia mleka wśród ludzi. Wiąże się to niewątpliwie z powstaniem i rozwojem osiadłych kultur rolniczych, które wyparły kultury łowiecko-zbierackie. Rolniczy tryb życia okazał się bardziej rozwojowy od łowieckiego. Zapewne miało to związek z trybem bogacenia się ludzi. Rolnik szybciej dorabiał się pokaźnego stada, dzięki któremu był atrakcyjniejszy wśród panien na wydaniu. Mógł wśród nich przebierać, mieć ich wiele, a przy tym wiele dzieci. Same korzyści. Do dziś u wielu ludów prestiż narzeczonego mierzony jest pogłowiem jego stada. Bywa, że krów, a bywa, że reniferów. Jak widać wszystko jedno, ważne, żeby był bogaty.
Od hodowli krów do spożycia mleka, droga bardzo krótka. Z resztek mleka zachowanych w naczyniach do przerobu mleka, wiemy, że był to produkt dość powszechny już 6000-7000 lat temu.

Czyżby pierwsi rolnicy cierpieli na chroniczną biegunkę? Niekoniecznie. Z pomocą przyszły badania genetyczne. Udało się zlokalizować gen odpowiedzialny za zanik enzymu laktazy i okazało się, że ci którzy chętnie piją mleko bez żadnych konsekwencji są nosicielami mutacji, która sprawia, że enzym ten nie zanika i wytwarzają go przez całe życie.
Obecnie jesteśmy skłonni uważać, że ta mutacja zaczęła się upowszechniać wraz z rozwojem hodowli bydła. Po prostu, przeżywali tylko ci, którzy tolerowali mleko.

Jeśli powyższy wniosek jest prawdziwy, mutacja powinna być szczególnie popularna wśród potomków najstarszych hodowców bydła, a nieliczna wśród ludów łowiecko-zbierackich. I tak rzeczywiście jest. Największy odsetek ludzi tolerujących mleko w stadium dorosłym występuje wśród Europejczyków (np. Szwedzi w 98% populacji tolerują laktozę), ale już Aborygeni czy Chińczycy mają z trawieniem laktozy problemy (tylko kilka procent z nich ją trawi). Amerykanie swego czasu przeprowadzili badania nad wprowadzeniem akcji typu "Szklanka mleka dla każdego ucznia" i okazało się, że odsetek nietolerancji laktozy jest zdecydowanie większy u Afroamerykanów (ok. 60%) niż u Euroamerykanów (ok. 5%). Generalnie, nietolerancja laktozy jest powszechna wśród mieszkańców Afryki i Azji (nawet do 100% populacji na Dalekim Wschodzie). Pamiętajmy o tym i nie częstujmy gości z dalekich krajów "zdrowym" polskim mlekiem. Ewentualnie od razu wskażmy im najkrótszą drogę to toalety.

Kolejny cios mleku zadali archeologowie. Na Bliskim Wschodzie znanych jest kilka stanowisk gdzie dokopano się do osiedli rolniczych założonych w miejscach starszych osad łowców-zbieraczy. Badaczy zaskoczył bardzo duży odsetek pochówków małych dzieci wśród rolników, w porównaniu z łowcami. Na podstawie zmian szkieletów maluszków stwierdzono, że cierpiały one na alergię spowodowaną piciem mleka krowiego i umierały. Dlaczego więc je karmiono? Pewnie dlatego, że matka mogła wcześniej odstawić dziecko od piersi, zostawić np. z babcią i zając się pracą, np. wyplataniem koszyków. Odstawienie dziecka od piersi powodowało przerwanie laktacji i powrót owulacji, więc rodziło się więcej dzieci. Co prawda więcej też umierało, ale bilans musiał być lepszy niż u łowców, więc już tak zostało.

Slogan "Pij mleko! Będziesz wielki!" ma jednak w sobie ziarenko prawdy. Nie jestem pewien, czy lobby mleczarskie świadomie go wprowadziło, ale dotknęło także innego problemu. Chodzi o to, że krowie mleko jest dobre dla cielaka, a nie dla człowieka. Czym się różni jedno od drugiego, to każdy z nas wie. Tu jednak chodzi o tempo wzrostu cielaka i człowieka. Cielaki rosną bardzo szybko, dzieci troszkę wolniej (jakieś 15 razy wolniej). Żeby zapewnić składniki pokarmowe dla szybko rosnących cieląt, krowie mleko zawiera trzykrotnie więcej tłuszczu, białka, cukru i związków mineralnych. Układ pokarmowy cielaka radzi sobie z tymi dobrodziejstwami, dziecka niekoniecznie. Do sloganu należy zatem dodać: Będziesz wielki, jeśli jesteś cielakiem!
Duża zawartość białka krowiego (głównie kazeiny) powoduje, że jest ono rozpoznawane przez organizm dziecka jako zagrożenie. Stąd prawie 50% dzieci ma alergię na mleko.

W świetle powyższych rozważań inaczej należy spojrzeć na niechęć niektórych dzieci do mleka. W tej chwili nietolerancję laktozy uważa się za stan normalny, zaś tolerancję za stan anormalny (chorobowy).

Mówiąc w skrócie, picie mleka to stan anormalny. Normą jest nie picie.
Już nie chcę pisać, że pijący są chorzy, ale na pewno są nosicielami mutacji genetycznej.

PS. Z dedykacją dla Karolinny z okazji urodzin

Źródła:
1. Konarzewski, M., 2005. Na początku był głód. PIW Warszawa. 222 str. ISBN 83-06-02954-2
2. http://pl.wikipedia.org/wiki/Nietolerancja_laktozy
3. Fot. w nagłówku Public Domain

Czytaj więcej

Ötzi - ostatnia wieczerza

fot. South Tyrol Museum of Archaeology

20 lat temu we włoskich Alpach, w pobliżu granicy z austriackim Tyrolem wydobyto z topniejącego lodowca zamarzniętego człowieka. Początkowo uważano, że to jakiś nieszczęsny turysta, ale po bliższych oględzinach i wydatowaniu okazało się, że człowiek ten zginął wysoko w górach ponad 5 tys. lat temu. Nazwano go Oetzi (Ötzi, Człowiek lodu).

Ötzi od razu stał się archeologiczną sensacją, bowiem był znakomicie zachowany i miał przy sobie wszystko to, co w momencie swej nagłej śmierci. Dał więc niepowtarzalną okazję do zerknięcia wstecz o 5 tys. lat i poznania zwyczajów neolitycznych ludów europejskich. Do dziś jest to frapujące zajęcie dla wielu badaczy, którzy wpadają na to coraz to nowe pomysły jak wykorzystać Ötzi'ego do dalszych badań. Swego czasu sięgnięto do strawionych resztek zalegających w jelitach Człowieka Lodu i stwierdzono co jadł 4 godziny przed śmiercią. Posiłek nie był zbyt wykwitny jak na owe czasy, bo składał się z kawałka jelenia szlachetnego i jakichś płatków zbożowych. W 2005 r. sięgnięto do treści pokarmowej jego żołądka i okazało się że 2 godziny przed śmiercią jadł alpejskiego koziorożca. Wyglądało to już na bardziej wybrednego smakosza.

Ostatnio zabrali się za Człowieka Lodu dentyści, żeby dociec co Ötzi miał między zębami w chwili śmierci, czyli co jadł naprawdę na samym końcu (Science). Na podstawie uzębienia stwierdzono, że zmarły miał ok. 35-40 lat i uszkodzone od uderzenia w twarz dwa zęby, conajmniej na kilkanaście dni przed śmiercią. Ponadto cierpiał na próchnicę, czego poprzedni badacze nie zauważyli. Na razie nie doczytałem, żeby jadł coś jeszcze po koziorożcu, ale jedno jest pewne, jego dieta nie była najzdrowsza. Wiemy już, że miał zepsute zęby i nie było to spowodowane predyspozycjami genetycznymi, ale spożywaniem jedzenia typowego dla kultur rolniczych, czyli produktów mącznych i mlecznych (nabiału). Od tego czasu zaczęto myśleć o szczoteczkach do zębów, ale Ötzi nie wziął jej ze sobą. No i dobrze, bo teraz wiemy, co naprawdę jadł na chwilę przed śmiercią. Co ciekawe, jak na rolnika, w jego diecie było sporo dziczyzny (jelenie, koziorożce). Ötzi pewnie jeszcze nie raz zaskoczy nas (wystarczy prześledzić jego kolejne rekonstrukcje).

Człowieka Lodu można oglądać w Muzeum Archeologicznym Południowego Tyrolu w Bolzano we Włoszech.

Czytaj więcej