"الموز" يتساءل: كيف يتم إنتاج الحليب الخالي من اللاكتوز؟
قبل أن نصل إلى الحليب، دعونا نبدأ مع اللاكتوز نفسه. اللاكتوز هو ثنائي السكاريد، أي مزيج من وحدتين سكر. السكر الأساسي الذي تنتجه النباتات هو الجلوكوز ("سكر العنب") وهو جزيء مكون من ست ذرات كربون وست ذرات أكسجين و2 ذرة هيدروجين. تؤدي التغييرات الصغيرة في الجزيء إلى إنشاء "سكريات أحادية" أخرى مثل الفركتوز ("سكر الفاكهة"). من الميزات المثيرة للاهتمام للسكريات قدرتها على تكوين سلاسل: ليس من المستغرب أن يطلق على وحدتي سكر متصلتين اسم ثنائي السكاريد (الأكثر شيوعًا في هذه العائلة هو السكروز الموجود في السوبر ماركت والذي يسمى ببساطة "سكر") أي سلسلة مكونة من 12 سكريات أو أكثر يسمى عديد السكاريد . لا يهم عدد وحدات السلسلة التي نضعها في الجسم - فالدم سوف يمتص من الأمعاء وينقل السكريات الأحادية فقط إلى خلايا الجسم. ما لم يتم تكسيره سيستمر في الوصول إلى الأمعاء الغليظة حيث سيلتقي بالبكتيريا التي ستستخدمه وتنتج الغاز كمنتج ثانوي محرج.
اللاكتوز هو ثنائي السكاريد الذي تنفرد به الثدييات، ولا ينتجه أي نبات أو كائن حي آخر تقريبًا. يعد ربط السكريات الأحادية الجلوكوز والجلاكتوز لتكوين اللاكتوز عملية كيميائية حيوية معقدة وتتطلب استثمارًا للطاقة. ليس من الممكن "فقط" لصق الجلوكوز بالجالاكتوز ومن الضروري ربط مجموعة الفوسفات بالجالكتوز وإزالتها من الجزيء بعد تكوين ثنائي السكاريد. يتم إنتاج اللاكتوز فقط في خلايا الغدد الثديية التي تنتقل إلى النسل حيث يتم تكسيره مرة أخرى إلى سكريات أحادية في الأمعاء بواسطة إنزيم مخصص يسمى اللاكتاز. ومن المثير للاهتمام أن الطفل البشري يولد بدون الإنزيم المتحلل ويظهر في الجهاز الهضمي بعد يومين فقط من الولادة، وحتى ذلك الحين ينتج المولود الطاقة من الاحتياطيات التي أعدها لنفسه في الرحم. بما أن اللاكتوز موجود فقط في الحليب، ليست هناك حاجة لإنزيم التحلل بعد الفطام، في الواقع في الحيوانات وفي كثير من البشر تتوقف الأمعاء عن معالجة اللاكتوز بعد الرضاعة. ويرى البعض أن توقف إنزيم اللاكتاز إشارة لانتقال النسل إلى المرحلة التالية من التغذية والفطام، كما أن الفطام من الرضاعة الطبيعية يكون في بعض الأحيان إشارة لعودة الأم إلى الإباضة. سمحت طفرة شابة نشأت في أوروبا منذ بضعة آلاف من السنين فقط لأسلافنا باستخدام الحليب حتى في مرحلة البلوغ. ومن لم يرث هذه الجينات سيكتشف "عدم تحمل اللاكتوز" مما يعني أن اللاكتوز سيمر عبر الأمعاء الدقيقة دون أن يصاب بأذى ويصل إلى بكتيريا الأمعاء الغليظة. "الحليب الخالي من اللاكتوز" هو الحليب الذي تم فيه تقسيم اللاكتوز مسبقًا إلى مكوناته عن طريق إضافة القليل من الإنزيم.
الحليب الخالي من اللاكتوز هو منتج يسهل فهمه، والأمر الغريب الذي يصعب تفسيره هو بالضبط الحليب الذي يحتوي على اللاكتوز. لماذا تربط الغدد الثديية وحدتين من السكريات الأحادية باللاكتوز فقط لكي يتحلل هذا الزوج مرة أخرى إلى أجزائه في الثدييات؟ لماذا لا يتم توفير السكريات الأحادية مباشرة في الحليب وتجاوز عمليتين صعبتين: التجميع والتفكيك؟
ويكمن مفتاح اللغز في تطور الحليب، وهو حقل غامض لأن هذا السائل لا يترك أي حفريات. نحن نعرف كيف يبدو دب الكهف ويمكننا إعادة بناء الطريقة التي عاش بها وتكاثر وانقرض ولكن لا يستطيع تذوق حليبه. ومع ذلك، كان هناك من درس أيضًا عصور ما قبل التاريخ للحليب.
يمكن العثور على أدلة على أسلاف الألبان في التحليل المقارن لسكريات الحليب في المجموعات الثلاث من الثدييات. الكربوهيدرات الموجودة في حليب الثدييات المشيمية (مجموعة تشملنا والغالبية العظمى من الثدييات من حولنا) هي، كما ذكرنا، بشكل أساسي اللاكتوز، ولكن أيضًا بعض السكريات القصيرة. حليب الثدييات المريلة: ثدييات تضع البيض، لم يبق منها سوى 3 أنواع في أستراليا وغينيا الجديدة، تحتوي بشكل أساسي على نفس السكريات وهي خالية تقريبًا من اللاكتوز، في حين أن الجرابيات (الكنغر، الأبوسوم، الكوالا ...) لديها الحليب الذي تكون الكربوهيدرات الرئيسية فيه هي السكريات الفريدة. قبل أن تبحث عن حليب الكوالا أو جبن الكنغر في السوبر ماركت، يجب أن نشير إلى أن القاسم المشترك بين سكريات الحليب المتعددة هو أنه يمكن قطع اللاكتوز ثنائي السكاريد من أحد أطراف السلسلة. بمعنى آخر، يبدو أن التطور الأم لم يقم بخياطة اللاكتوز من اثنين من السكريات الأحادية، بل على العكس: السكريات المتعددة المختصرة الموروثة من الأجيال السابقة إلى السكريات الثنائية المسببة للمشاكل.
على الرغم من أن اللاكتوز موجود في الطبيعة فقط في الحليب وأن الثدييات فقط هي التي تنتج الحليب، إلا أنه من المدهش أن الثدييات لم تخترعه. حقوق الطبع والنشر لهذا الاختراع محفوظة لأسلافنا وأسلاف الكنغر: السينابسيديبحر. كانت الفقاريات الأولى التي تكيفت مع نمط الحياة شبه الأرضي هي البرمائيات. يمكن للبرمائيات أن تعيش على الأرض، لكن يجب عليها أن تضع بيضها وتمر بالمرحلة الأولى من الحياة في ميكفاه بالمياه العذبة. منذ حوالي 320 مليون سنة ظهرت كائنات تكيفت مع حياة كاملة على الأرض، أي أنها وضعت بيضها خارج الماء، وهذه المجموعة هي السلويات، سميت على اسم الغشاء الذي يحيط بالجنين ولا توجد في بيض الأسماك والبرمائيات. يخلق هذا الغشاء بيئة مائية للجنين معزولة عن البيئة وهو ما يجعل الحياة الأرضية ممكنة تمامًا.
لدرجة أن الحليب ينشأ من إفراز زيتي كانت أم أسلاف الثدييات تضعه على البيضة للحفاظ على رطوبتها وحمايتها.
يحتاج الجنين الذي ينمو في المستنقع بطبيعة الحال إلى بيئة رطبة وبالتالي لا بد من إيجاد حل يمنع الجفاف. هنا انقسم الوافدون الجدد إلى الأرض إلى مجموعتين، إحداهما - المجموعة التي أخرجت فيما بعد الديناصورات والزواحف والطيور التي طورت بيضًا مقاومًا للماء. والثاني الذي نتعامل معه أخرج الثدييات الأولى. هذه المخلوقات ذات الدم البارد، والتي يصعب التعرف على أسلافها، تضع بيضًا مغطى بالجلد (على غرار البط الأسترالي اليوم). ويُعتقد أن أصل الحليب هو إفراز زيتي تستخدمه الأم لوضع البيضة للحفاظ على الرطوبة والحماية. يقلل التطور من بناء هياكل جديدة وعادة ما يعدل ويعيد تشكيل الهياكل القديمة وبالتالي تنتج الأنثى هذا الإفراز السميك من الغدد الموجودة في الجلد والتي تطورت منها الغدد العرقية المفرزة: تلك التي تتطور بالقرب من جذور الشعر وتفرز العرق المعطر في الإبطين. مثال.
وتبين أن مصدر الحليب الموجود في الإفراز ليس فقط مشابهًا لشمع الأذن، بل إن "توأم الغزال" البشري ليس أكثر من غدد عرقية نمت وأخذت أدوارًا جديدة. كما احتوى الإفراز الدهني على مواد مضافة كان دورها على ما يبدو حماية البويضة الحساسة من البكتيريا، وكانت هذه المواد المضافة هي أسلاف السكريات الموجودة في الحليب وبالتالي أسلاف اللاكتوز. تفصلنا 312 مليون سنة عن أقدم حفرية للسينابسيد، وهي فترة طويلة لعب خلالها الإفراز البدائي الشبيه بالعرق دورًا ثانويًا في نقل العناصر الغذائية عبر القشرة وكأول وجبة للنسل الذي يفقس من البيضة. كان أسلاف الثدييات مخلوقات صغيرة (مما يتطلب بيضًا صغيرًا يفتقر إلى الصفار) وكائنات ماصة للحرارة، مما يعني أن لديهم درجة حرارة جسم ثابتة يجب استثمارها في الحفاظ عليها، وأسنان لا تكتمل نموها إلا بعد الولادة. في ظل هذه الظروف، حل الحليب محل الصفار كمصدر رئيسي للتغذية وتطور ليحتوي على مكونات أكثر أهمية. إن الانتقال من البيض إلى المشيمة جعل وظيفة تغليف قشر البيض زائدة عن الحاجة وترك الحليب له دور غذائي فقط. لقد قطع الحليب شوطا طويلا منذ ذلك الحين، وتم تقليل السكريات حتى لم يبق سوى الزوج الموجود في النهاية، وهو اللاكتوز. الانتفاخ والغازات الناتجة عن تناول منتجات الألبان هي هدايا تذكارية أحفورية تركها لنا أجدادنا بعد انفصالهم عن أسلاف الديناصورات.
هل خطر في ذهنك سؤال مثير للاهتمام أو مثير للاهتمام أو غريب أو وهمي أو مضحك؟ أرسلت إلى ysorek@gmail.com
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
تعليقات 2
لماذا "البيض"؟ من أين أتت الـ Y الثانية بعد الـ B؟!
ليس فقط أنه غير موجود، ولكن لا يجب أن تسمع حتى حرف Y () للمحور الكامل.
بالنسبة لتومي كنت أعتقد أن دور اللاكتوز هو جذب المشيمة لترضع وتأكل..