Alkohol, s nami už viac ako 10 tisícročí
Náš milostný pomer s alkoholom je výsledkom dlhého a búrlivého vzťahu medzi nami a kvasinkami, hovorí biológ Rob Dunn.
Naša príťažlivosť pre túto toxickú látku, ktorá je príčinou veľkého zmätku, je takmer záhadou. Možno stačí povedať, že pijeme, pretože sa vďaka tomu cítime dobre. Ale myslím si, že aby sme pochopili našu lásku k alkoholu, potrebujeme zložitejšie vysvetlenie s dôrazom na vývoj.
Príbeh alkoholu je predmetom, ktorého predmetom je intímny vzťah medzi ľuďmi a kvasinkami, čo je obchod, ktorý sa začal pred miliónmi rokov a ktorý má dodnes dôležitú úlohu. Radi by sme si mysleli, že my ľudia by sme boli hviezdami tejto drámy, ale v skutočnosti je kvasinka hlavnou postavou. Pre nás je to symbiotické spojenie - partnerstvo uprednostňujúce obe strany. Je to tiež vzťah, v ktorom sa rovnováha síl neustále mení. Ak k tomu môžeme niečo povedať, zdá sa, že droždie zohralo hlavnú úlohu, prinajmenšom odkedy naši predkovia začali vyrábať svoj vlastný grog. Kultivujeme droždie, aby sme prežili a vyvinuli sa, a namiesto toho urobíme, v lepšom prípade, výlet do mesta a na druhý deň ráno kocovinu. Kedysi nám však droždie a alkohol mohli dať oveľa významnejšie odmeny.
V dnešnej dobe náklady na našu lásku k alkoholu často prevažujú nad akýmikoľvek výhodami. Ale pretože máme do činenia s príbehom, ktorý zahŕňa evolúciu, tým to nekončí. Niektorí ľudia už získali určité genetické zmeny, ktoré ich povzbudzujú k menšiemu pitiu. Ak bude tento trend pokračovať, je možné, že sa jedného dňa z tohto dlhotrvajúceho turbulentného vzťahu stane akési krehké prímerie.
Nie sme jediný druh, ktorý rád pije. Ovocné komáre pravidelne konzumujú fermentované ovocie, zdá sa, bez oslabenia ich schopností. Aj iné zvieratá sa nebránia pitiu. Bolo pozorované, že cédrové komáre jedia príliš veľa zrelých bobúľ a potom sa točia okolo konárov stromov alebo narážajú do budov. Ohledne opitých slonov existujú znepokojujúce svedectvá, aj keď sú dosť slabo zdokumentované. Existujú dokonca aj záznamy tvorov, ktoré až do opitosti prekročili svoje hranice. Medzi nich môžeme zaradiť chitcany stromov - najbližších príbuzných primátov, ktorí prežili - ktorí sa oddávajú nočnej ochutnávke šumivého „vína“ vyrobeného kvasinkami nachádzajúcimi sa v kvetných pukoch bertamskej palmy.
Tento typ správania sa dá vysledovať v čase, v prípade vývoja ovocia, asi pred 130 miliónmi rokov, keď sa počas kriedy objavili kvitnúce rastliny. Vďaka vzniku nového zdroja potravy sa zdalo, že sa ním živia druhy kvasiniek známe ako Saccharomyces a počas tohto procesu získal tento druh kvasiniek novú fyziológiu. Namiesto toho, aby využili svoju energiu na úplné rozdelenie uhľohydrátov, vyvinuli si schopnosť ich čiastočne rozdeliť a produkovať etanol ako zvyšok, keď boli bohaté zásoby uhľohydrátov a kyslík v obmedzenom množstve. Čiastočné rozdelenie dôležitých sacharidov spôsobilo, že tieto kvasinky boli v skutočnosti menej účinné ako ich predkovia. To im však prinieslo aj veľkú výhodu. Etanol ničí väčšinu baktérií a tieto baktérie sa radi živia ovocím, takže výroba alkoholu umožnila kvasinkám zvíťaziť v tejto súťaži.
Saccharomyces od začiatku jedli zrelé ovocie - nezrelé bolo často toxické - vôňa etanolu sa tak mohla stať univerzálnym znakom toho, že ovocie je dobré jesť. Podľa myšlienok Roberta Dudleyho z Kalifornskej univerzity v Berkeley uprednostňoval prírodný výber primáty a iné ovociežravé cicavce, ktoré pomocou vône etanolu našli ovocie, ktoré by sa dalo konzumovať v rozsiahlych lesoch. Verí, že si pre tento zápach vytvorili príťažlivosť, ktorá ich priviedla k prežívaniu pozitívnych vnemov ešte predtým, ako požili alkohol (The Quarterly Review of Biology, roč. 75, s. 3). Podľa tejto teórie zakaždým, keď primát zacíti určitý druh alkoholu, v mozgu sa vyvolá rozkoš. My, primáti, nemusíme byť jedinými účastníkmi tohto procesu. Ústa ovocných komárov majú senzorický receptor, akýsi chuťový partner alkoholu. Identifikoval ho študent, ktorý im vo chvíli frustrácie ponúkol pivo.
Láska na prvý pohľad?
Dudley naznačuje, že naši predkovia začali vyrábať alkohol, aby uspokojili svoje senzorické preferencie, podobne ako pri pestovaní cukrovej trstiny a cukrovej repy, aby sme nakŕmili našu vyvinutú preferenciu pre cukor. Ak je to tak, alkohol je podobný všetkým veciam, z ktorých som mal niekedy úžitok, ale ktoré sú momentálne iba nezmyselnými závislosťami. Nie všetci sú o tom presvedčení. Doug Levey z Národnej vedeckej nadácie v Arlingtone vo Virgínii sa domnieva, že primáti nikdy nemali vrodenú tendenciu hľadať vôňu etanolu - ovocie, ktoré vonia etanolom, je koniec koncov na pokraji skazenia. Namiesto toho tvrdí, že naši predkovia začali skutočne požívať alkohol až potom, čo sa ho naučili sami vyrábať. Vďaka neurologickým okolnostiam spôsoboval likér vnemy, ktoré sa im páčili a od ktorých chceli ešte viac, a tak si niekedy dopriali prebytok (Integrative & Comparative Biology, zv. 44, s. 284). Ak má Levey pravdu, naša preferencia alkoholu je podobná našej preferencii kofeínu alebo kokaínu ako našej preferencii cukru.
Alkohol vyvoláva príjemné pocity - prinajmenšom v tomto ohľade nemá nikto čo komentovať - vďaka svojej schopnosti viazať sa na receptory GABA v mozgu. Za normálnych okolností tieto receptory znižujú aktivitu neurónov, na ktorých sa nachádzajú, ale keď sa na ne alkohol naviaže, vyvolá túto excitačnú aktivitu a tým uvoľní naše telá a zábrany. Vďaka tomu sa splodilo nespočetné množstvo detí, vzniklo nespočetné množstvo priateľov a medzi ľuďmi sa nadviazali blízke vzťahy. Ale etanol tiež spôsobuje, že stratíme koordináciu, robí nás závratnými, neuváženými a agresívnymi v jednaní. Bol generátorom mnohých nehôd, bojov alebo dokonca vojen.
Pokiaľ ide o to, ako sme sa naučili vyrábať alkohol, väčšina antropológov sa domnieva, že prví poľnohospodári objavili tento náhodný trik, keď bola skladovaná pšenica a jačmeň kontaminovaná kvasinkami Saccharomyces. Je tu ešte jedna zaujímavá možnosť. Antropológ Solomon Katz z Pennsylvánskej univerzity vo Filadelfii tvrdil, že k fermentácii došlo ako prvé, čo poskytlo našim predkom silný motivačný faktor pre pestovanie obilia na produkciu grogu. Z doterajších dôkazov je najstaršia dosiaľ najstaršia 7 000 rokov stará nádoba na skladovanie alkoholu, ktorá je súčasná alebo dokonca skoršia ako najstaršie dôkazy o poľnohospodárskej činnosti v Číne, kde sa našli. (PNAS, zväzok 101, s. 17593).
Bez ohľadu na situáciu, po získaní alkoholu si jeho výrobcovia uvedomili, že sa dá pripraviť znova a znova jednoduchým odobratím vzorky z kvasnej kvapaliny a jej použitím na zahájenie procesu v novej nádrži. Možno sa to zdalo ako magická premena na starodávne pivovary, ale dnes už vieme, že prvé kade ľudstva boli kolonizované Saccharomyces cerevisae. Máme dokonca aj jeho presný genetický kód: bol to jeden z prvých organizmov, ktorých genómy boli sekvenované. Stále však vieme málo o základných otázkach, napríklad o tom, ako kvasnice prišli do úvahy.
Rozvíjajúce sa partnerstvo
Pivovarské kvasnice sa mnohokrát zmenili, keď sa rozšírilo poľnohospodárstvo a vznikli rôzne ľudské kultúry (Comptes Rendus Biologies, roč. 334, s. 229). V súvislosti s výrobou vína a piva z rôznych oblastí sa objavili nové formy, také odlišné, akoby patrili inému druhu. Niektoré z týchto druhov kvasiniek boli ďalej upravené tak, aby poskytovali širokú škálu chlebových kvasníc. V jaskyni nemeckého mnícha sa kvasnice odolné voči chladu používané na výrobu silného piva vyvinuli vo forme hybridu S. cerevisae a druhu z Patagónie. Záhadne sa to stalo viac ako 100 rokov pred príchodom Európanov do Nového sveta (PNAS, roč. 108, s. 14539).
V Británii a inde pivovary začali používať úplne iný druh kvasníc, Brettanomyces, ktorý získal schopnosť vyrábať alkohol nezávisle od Saccharomyces, z ktorého sa oddelil pred 200 miliónmi rokov. Brettanomyces sa používa na výrobu niekoľkých špeciálnych druhov piva, ktoré im dodáva neobvyklú kyslastú a korenistú chuť.
Kvasinky na nás tiež priamo vplývali. Kľúčová zmena nastala na začiatku: diferenciácia medzi ľuďmi a inými primátmi z hľadiska hladín enzýmu, ktorý rozkladá alkohol, a z hľadiska miesta, kde sa nachádza v tele. V prípade primátov (okrem človeka) sa alkoholdehydrogenáza nachádza v tele. To sa môže javiť ako neprekvapujúce, pretože etanol je vedľajším produktom mnohých procesov v tele, takže väčšina buniek s ním interaguje. Enzým je tiež prítomný všade v našom tele, ale je neprimerane koncentrovaný v pečeni, mieste, kam sa dostáva alkohol, ktorý konzumujeme. Rastúca konzumácia alkoholu našimi predkami je čoraz nebezpečnejšia: hladina alkoholu v krvi 0,4 percenta sa považuje za smrteľnú pre dospelých. Tí, ktorí také búrky prežili, mali tendenciu mať vyššiu hladinu alkohol dehydrogenázy v pečeni, pretože dokázali oveľa rýchlejšie spracovať alkohol. V súčasnosti je 10 percent enzýmov v normálnej ľudskej pečeni zameraných na metabolizáciu etanolu.
Vzhľadom na dlhoročný vzťah medzi ľuďmi a pivovarskými kvasnicami nie je prekvapujúce, že každý z nich ovplyvnil vývoj toho druhého.
Tento proces stále pokračuje. Žiadny symbiotický vzťah nie je jednoduchý - náklady a prínosy, ktoré každá strana znáša, sa menia v čase a kontexte. Alkohol mohol byť niekedy indikátorom dobrého ovocia k jedlu; V začiatkoch poľnohospodárstva nám pravdepodobne pomohol prežiť. Ale rovnováha by sa zmenila, keď by choroby spôsobené konzumáciou nevyhovujúcej vody začali klesať na dôležitosti a kvasinky sa začali ľahšie pestovať a ich výrobky boli oveľa viac opojné. Ľudia môžu aj naďalej využívať občasné pitie: každých pár rokov sa objaví štúdia, ktorá tvrdí, že dobré je pre vás malé množstvo vína alebo trochu menej piva. Pre spoločnosť ako celok však alkohol prináša viac nákladov ako úžitkov, či už meraných životom alebo peniazmi. V roku 2010 bol alkohol tretím najväčším zdravotným rizikom na svete a zabil na celom svete 4,9 milióna ľudí (The Lancet, roč. 380, s. 2071). Alkoholizmus predstavuje ročnú ekonomickú záťaž stoviek. miliardy dolárov.
Na niektorých miestach boli takéto náklady znášané už mnoho generácií, a to dosť dlho na to, aby sa ľudia mohli opäť vyvíjať. Prírodný výber tentoraz uprednostnil adaptáciu, ktorá povzbudzuje jednotlivcov k menšej konzumácii alkoholu. Proces detoxikácie etanolu zahŕňa dva enzýmy - alkoholdehydrogenázu a aldehyddehydrogenázu, ktorá prevádza acetaldehyd na acetát. Toto enzymatické partnerstvo existuje takmer v každom organizme vrátane mnohých baktérií, ale v niektorých populáciách východnej Ázie, vrátane mnohých ľudí v Číne alebo Japonsku, je gén pre aldehyddehydrogenázu chybný. Keď ľudia s touto verziou génu konzumujú alkohol, po menšom pití sa dostaví opitosť, ich tváre sčervenajú, srdce im začne pulzovať a bude sa im točiť hlava.
Mutantný gén sa šíril rovnakou geografickou a časovou rýchlosťou ako šírenie kultivácie ryže a produkcie ryžového vína, ku ktorému došlo pred 7 000 až 10 000 rokmi (BMC Evolutionary Biology, zväzok 10, s. 15). Vedci tvrdia, že tento gén sa vyvinul z nejakého dôvodu, čo ukazuje, že akonáhle sa objavil, rozšíril sa oveľa rýchlejšie, ako keby sa objavil náhodou. Tvrdia, že ľudia vo východnej Ázii začali pociťovať negatívne dôsledky alkoholu tak silno, že oveľa pravdepodobnejšie prežijú jedinci, ktorých telo ich odrádzalo od nadmerného pitia. Z tohto pohľadu mohol byť génový variant „konzumácie alkoholu v malom množstve“ zvýhodnený prírodnou aj sexuálnou selekciou, minimálne ak je pravdepodobnosť, že si opilci s červenkastými tvárami nenájdu partnera.
Evolúcia nie je statický proces, takže je zaujímavé špekulovať, či by v súčasnosti mohli byť v procese šírenia sa do ľudskej populácie rôzne mutácie v géne pre „nízku konzumáciu alkoholu“. Ak je to tak, potom sa jedného dňa môže náš milostný vzťah s alkoholom skončiť, hoci nikto by nemal podceňovať evolučnú múdrosť droždia.
Medzitým sa kvasinky produkujúce alkohol budú naďalej vyvíjať s porozumením dôverného vzťahu ľudstva k nim. Napriek príbehu, ktorý som vám práve povedal, zostáva veľa ďalších detailov neznámych ako známych, ktoré sa skrývajú v každom alkoholickom nápoji. Takže keď sme si mali čas to užiť, uctievajme pohár kvasníc. Buď prekliaty alebo požehnaný!