İnsanoğlu, Alkolü Sindirebilme Yeteneğini Nasıl Kazandı?
zehirlenmeden, makul seviyede alkol tüketmemize olanak sağlayan şey adh4 denilen, alkol dehidrojenaz enzimi de dahil olmak üzere bir dizi proteindir. insanlar ve primatlar, vücutta etanolü parçalayan adh4 enzimine sahip olsa da bazı primatlar alkolü yeteri kadar metabolize edemezler. örneğin lemurlar ve babunlar; şempanzeler, goriller ve insanlardan çok daha az etkili adh4 versiyonuna sahiptirler.
alkolü sindirebilme yeteneğimizin ve primatlar arasında oluşan bu yetenek farkının cevabı florida santa fe koloji’nin yaptığı paleogenetik çalışmalara dayanıyor. paleogenetik, artık soyları tükenmiş organizmalara ait proteinleri laboratuvar ortamında, doğal tarihe ve darwinist evrime dayanan protein fonksiyonu modellerinin test edildiği yeni bir alan. burada, primat-etanol etkileşimlerinin tarihini araştırmak için primat atalarımızdan alkol dehidrojenazları (adh4) diriltiliyor. bu sayede yeniden dirilen enzimlerin gelişen katalitik özellikleri, primatlar yaklaşık 10 milyon yıl önce orman zeminini kullanmaya başladıkları zaman; etanolü metabolize edebilecek bir sindirim dehidrojenaz enzimi kazandıklarını gösteriyor. daha eski ve ağaçta yaşayan primatlarda ise adh4 enzimi etanolü etkin bir şekilde okside etmiyordu. onlar ağaç yapraklarında bulunan geraniol bazlı alkolü sindirebiliyorlardı ancak yerde çürüyen meyvelerdeki etanol bazlı alkole karşı böyle bir yetenekleri yoktu. bu değişiklik, karasal bir yaşam tarzına adaptasyonumuzun erken aşamalarında, insanların atası olan hominidlerde içinde etanol bulunan besinlere maruz kalmanın arttığını gösteriyor.
alkolü metabolize edebilmemizin tarihi 10 milyon yıl öncesine, iki aşamalı olarak dayanıyor. ilki yiyecek bulabilmek için ağaçtan inenler ve inmeyenler. ikincisi, ağaçtan indikten sonra bulduğu yiyecekleri sindirebilenler ve sindiremeyenler. ağaçtan inmeyenler direkt olarak insan soyundan eleniyorlar.
10 milyon yıl öncesi süreçte gıda kaynakları değişti ve ağaçlardaki primatlar karasal yaşamı keşfetmeye başladı
bu yeni yaşam tarzı, ilk defa, primatların sadece ağaçlardan toplanan meyveleri değil, aynı zamanda aşağıya düşen meyveleri de yemesini sağlamaya başladı. düşen meyvelerde, şekeri alkole dönüştüren ortamdaki bakterilere maruz kaldıklarında etanol birikmeye başlar. gıdaya zor ulaşılan dönemlerde, ağaçtan inen primatlar, içinde etanol biriken bu meyveleri yemeye başladılar. adh4 mutasyonu gelişene kadar geçen süreçte primatlar çok kolay hastalanacaklar, ölecekler ve besin alanlarını koruyamayacak kadar zayıflayacaklardı. ancak adh4 mutasyonu geliştikten sonra bu mutasyona sahip olan primatlar için işler değişti. kandaki etanolü metabolize edebilen bu enzim sayesinde, etanol tüketimine bağlı olarak hastalanma ve sarhoş olma toleransları yükseldi. bu onlara büyük bir avantaj sağladı çünkü yere düşen meyveleri, adh4’e sahip olmayan primatlara göre daha efektif şekilde tüketebildiler. bu durum hayatta kalmaları ve besin alanları kazanmalarında onları adh4’e sahip olmayan primatlara göre daha avantajlı konuma geçirdi. süreç içinde evrim gereğini yaptı ve adh4 enzimine sahip olan insan ve şempanze soyunu başlatan bu primatlar daha fazla hayatta kalırken, diğerleri doğal seleksiyon ile elenmeye başladı. alkolü artık zevk için tüketiyoruz ancak alkolü tolere edebilmemizi sağlayan bu enzim insanın gelişmesinde ve bugüne gelmemizde çok kilit bir rol üstlendi. eğer 10 milyon yıl önceki primatlar adh4 mutasyonuna uğramasaydı, etanol kanımızda hızlı bir şekilde yükselecek ve çok daha yüksek oranda koma durumu yaşayacak, gelişimimizde evrim açısından değişim yaratacaktı.
adh4 enziminin primatlara göre soy ağacı şu şekilde
bu tabloya göre insanlar, şempanzeler ve bonobolar en güçlü ahd4 enzimine sahip türler. tabloda kırmızı ile çizilmiş 54 numaralı dal insanların, şempanzelerin ve bonoboların etanolü metabolize etmekte atağa kalktığı döneme denk geliyor. çünkü 54. daldaki adh4 versiyonları 53. daldaki adh4 versiyonlarına göre etanolü 40 kat daha etkili şekilde metabolize edebiliyor. ancak yine 54. daldan sonraki adh4 versiyonlarında, daha çok ağaç yapraklarında bulunan geraniol formundaki alkolü sindirme yeteneğimizde ise 2 ila 4 kat arasında düşüş yaşanmış.
şu şekil üzerinden bunu açmak gerekirse
sol tarafta 54. daldan sonraki adh4 enziminin etanol üzerindeki etkisi verilmiş. sağ taraftaki şekil ise aynı versiyon adh4’lerin geraniol üzerindeki etkisi. neden artık etanolü daha iyi sindirebiliyorken ağaç yapraklarını daha verimsiz sindiriyoruz? bu fermente gıdaları tüketmeye başladıktan sonraki bir adaptasyondan ibaret. çünkü etanol içerikli besinleri tüketme alışkanlığında, geraniol içerikli ağaç yapraklarına dayanan besinlere göre bir artış yaşanmış. peki 54. daldan sonra etanol sindirme yetimizde böyle bir sıçramaya ne sebep oldu?
bunun miyosen iklimsel geçiş dönemiyle doğrudan ilişkisi var
miyosen iklimsel geçiş dönemi günümüzden 5-20 milyon yıl arası dönemi kapsar. bu dönemde kıtasal değişiklikler ve bazı yok oluşlar yaşanmıştır. sadece insanın gelişimi üzerindeki etkilerine bağlı olarak etanol sindirme yetimize nasıl bir sıçrama yarattığına değinelim. bu dönemde güney amerika, kuzey amerika ile birleşmiş, egeit karası çöküp ege denizi’ni oluşturmuş, deniz seviyesi düşerek afrika ile asya arasında bağlantı oluşmuştur. özellikle afrika’da meydana gelen bu kıtasal değişim, afrika ile asya arasında bir kara köprüsü yaratmıştır. afrika, avrupa levhasına bindirdikçe, kuzey afrika’da enlemesine uzanan sıradağlar oluşmaya başlamıştır. bu değişimler ekolojik ve iklimsel değişimleri de beraberinde getirmiştir.
miyosen döneminde insanın atası olan hominidler iki ayak üstünde durmayı daha yeni yeni öğreniyordu. kendi içlerinde; homo (insanların), pan (şempanzelerin) ve gorilla (gorillerin) atalarını oluşturuyorlardı. yukarıdaki şekilde verdiğim 54. dalın başladığı dönem, miyosen döneminde yaşayan bu hominidlere denk geliyor.
miyosen döneminin afrika üzerinde yaptığı iklimsel ve ekolojik değişiklikler orada yaşayan hominidlerin yaşam tarzını ve beslenme alışkanlıklarını değiştirmiştir. yiyecek bulmak için ağaçtan inip karasal yaşama geçmeye mecbur kalmışlardır. ağaçtaki tam olgunlaşmamış meyvelerde az miktarda etanol bulunurken, yere düşen ve fermente olmaya başlayan olgunlaşmış meyvelerde çok daha yüksek miktarda etanol vardır. hominidler, iklim değişikliğinin yol açtığı büyük ekolojik yok oluş döneminde bu meyveleri yemek zorunda kaldıklarından beslenme alışkanlıkları değişmiş, buna bağlı olarak yüksek etanol tüketimi yaşanmış ve 54. daldaki etanol sindirme yetisindeki sıçrama meydana gelmiştir. miyosen dönemdeki bu değişim yazının ilk paragraflarında primatları ağaçtan inmeye neyin zorladığını da açıklıyor.
insanlar, orangutanlar, bonobolar, şempanzeler arasındaki etanol sindirme yetisi farklılıkları bu dönemdeki beslenme alışkanlıklarından kaynaklıdır. bu hominidlerin bazıları sadece meyve diyeti yaparken bazıları da ne bulursa onunla beslendiği bir diyet uyguluyordu. meyve varsa meyve yiyor, yoksa yaprak ve küçük bitkilerin dallarını yiyorlardı. bu durum etanole olan dirençlerini de farklı kıldı. daha çok etanol tüketenin alkol eşiği yükselirken, daha az tüketenin daha düşük kaldı. örneğin asyalı insanlar batı insanlarına göre daha düşük alkol eşiğine sahiptir. bunun nedeni özellikle, miyosen döneminde oluşan afrika-asya kara köprüsünden geçip avrasya'ya erişmeleridir. bu göç ile birlikte afrika’daki ekolojik değişimden kaçınmışlar, daha az etanol kaynaklı yiyecekleri tercih etmişlerdir. bu durum günümüzde genetik farklılıklara yol açmış ve asyalılarda daha az etkili bir adh4 gelişimine neden olmuştur. yine yukarıdaki tabloda, human kısmına bakıldığında adh4 enziminin insanlar için farklı fenotipleri var. bu da genetik olarak, adh4 enzimi açısından farklı fenotiplere sahip olduğumuzu gösterir.