At løse et gammelt mejerimysterium kan hjælpe med at helbrede moderne madsygdomme

Djengis Khans erobrerende hære fodrede sig med tørret ostemasse, da de krydsede Eurasiens store stepper, gamle romere importerede skarpe oste fra Frankrig, og beduinstammer, der krydser den arabiske ørken, har i århundreder overlevet på kamelmælk.

Mejeri har været central i menneskers eksistens siden mindst 6, 500 år f.Kr.

Men et mysterium ligger i dens hjerte, som hvis det løses, kunne hjælpe med at forklare det stigende antal moderne kostproblemer lige fra fødevareintolerancer til allergier, siger forskere.

Forskere forsøger at forklare, hvorfor folk begyndte at indtage dyremælk, før de udviklede genetiske mutationer, som satte dem i stand til at fordøje den ordentligt.

Mutationerne betyder, at folk producerer laktase - et enzym, der nedbryder mælkesukker, kaldet laktose - efter at de når voksenalderen. Uden mutationer, laktaseproduktion stopper i barndommen, som kan føre til laktoseintolerans.

"Der er mindst en 4, 000 års afstand mellem det tidspunkt, hvor vi ser de tidligste beviser for mejeriproduktion, og når vi først ser beviserne for eventuelle mutationer overalt i verden, " sagde professor Christina Warinner, leder af mikrobiomvidenskab ved Max Planck Institute for Science of Human History i Jena, Tyskland.

Kun omkring 35 % af verdens befolkning i dag har lactase-persistensmutationer. De findes hovedsageligt i europæiske befolkninger - især i det nordvestlige Europa - og deres efterkommere, og i dele af Mellemøsten, Afrika syd for Sahara og Sydasien.

"Hvis vi kan regne ud den evolutionære historie og mekanikken bag laktoseintolerance (hvordan kost, menneskelig genetik, og tarmmikrober interagerer), vi vil have en stærk model for, hvordan man tackler andre komplekse fordøjelsessygdomme og fødevareallergier, " sagde prof. Warinner.

Mongoliet

At studere mejeriarven og tarmbakterier hos en gruppe mennesker, der ikke har laktase-persistens - mongolske hyrder - kan hjælpe med at knække mejerimysteriet.

"De har mejeri i Mongoliet i tusinder af år, men i dag har befolkningen i Mongoliet ikke de mutationer, der tillader dem at producere laktase, " sagde prof. Warinner, som leder et projekt, der undersøger Mongoliets mejerihistorie, kaldet MEJERKULTURER.

Mongolerne malker en bred vifte af dyr - heste, yaks, får, kameler, kvæg, geder og rensdyr – og lav mange forskellige produkter, herunder vodka lavet af yakyoghurt, og en tørret ostemasse, der kan opbevares ved stuetemperatur i op til to år.

Forskere undersøger, om hyrdernes forarbejdningsteknikker gør mejeriprodukter mere fordøjelige ved at reducere mælkesukkerindholdet markant.

Mikrober bruger laktosen til at omdanne mælk til yoghurt eller ost. Europæiske hårde oste som parmesan indeholder næsten ingen laktose, for eksempel.

"Grunden til, at folk var i stand til at spise mejeriprodukter, før vi havde evnen til at behandle laktose, er på grund af gæring, sagde Cheryl Makarewicz, professor ved universitetet i Kiel, Tyskland.

"Det viser styrken af ​​denne form for forarbejdning, og hvordan det kan påvirke, hvordan din krop reagerer på forskellige fødevarer, " sagde hun. Fermenterede fødevarer indeholder mikrober, som også kan spille en rolle i folks fordøjelse.

Mikrober i folks tarme kan også have udviklet sig til at nedbryde laktosen. "Dette er ikke blevet godt undersøgt ... Det er noget, vi prøver at teste, " sagde prof. Warinner.

At gøre dette, Dairy Cultures-forskere udforsker mikrobiomet, den genetiske sammensætning af mikrober, der lever i tarmen, som omfatter bakterier, vira og svampe. De studerer prøver fra hyrder for at se, om de indeholder forhøjede niveauer af mikrober, der hjælper mælkefordøjelsen.

"Jo mere vi kan forstå, hvordan mikrobiomet fungerede i fortiden, og hvad det er i stand til, jo bedre vil vi forstå, hvordan og hvorfor mikrobiomet ændrer sig nu, og hvorfor det er forbundet med så mange sundhedsproblemer i dag, " hun sagde.

Keramik

De tidligste beviser for brug af mejeriprodukter blev fundet i keramikprøver fra Anatolien, i det, der er moderne Tyrkiet. De dateres tilbage til omkring 6, 500 f.Kr.

Mejeriproduktion spredte sig sydpå fra Mellemøsten til Afrika med 3, 000 f.Kr., og tværs over Asien til Mongoliet før 1. 300 f.Kr.

Inden da, i 6 ^th årtusinder f.Kr., tidlige neolitiske kvægbønder spredte deres livsstil ud over Europa med dramatiske konsekvenser.

Skiftet for Europas befolkninger fra jagt og indsamling til kvægavl omformede den forhistoriske europæiske kultur, biologi og økonomi, siger professor Richard Evershed fra Bristol University i Storbritannien. Han studerede anatolisk keramik og leder et program kaldet NeoMILK, som undersøger udbredelsen af ​​neolitisk kvægbaseret landbrug og mælkeproduktion i hele Europa.

Transformationen resulterede i sidste ende i spredningen af ​​mejeriøkonomier globalt, og udviklingen af ​​lactase-persistensmutationer hos europæere, han siger.

"Disse mennesker ændrede os som europæere til at være genetisk forskellige fra resten af ​​verden ved den beslutning, de tog om at dyrke mælkeproduktion, " han sagde.

Forbruget af mejeriprodukter har sandsynligvis slået an som en overlevelsesmekanisme.

Mælk er rig på proteiner, kalk, sukker og fedt og, når først behandlet, bliver en kilde til mad, der kan spises hele året. Det hjalp folk med at krydse ørkener og store græsarealer.

"Mejeri tilbyder en ny verden med hensyn til eksistensgrundlag. Det betyder, at dit dyr (bliver) en vedvarende ressource ... og du kan spise mejeriprodukter (i form af ost eller ostemasse) hele året rundt, " sagde prof. Makarewicz, der leder et program kaldet ASIAPAST, som undersøger udbredelsen af ​​pastoralisme over den eurasiske steppe og de tidlige eurasiske hyrders kost.

Fremkomsten af ​​mejeri ændrede også folks daglige rutiner, hvilket sandsynligvis har haft stor indflydelse på, hvordan mennesker interagerede med hinanden og, ultimativt, måden, hvorpå samfund blev organiseret, hun siger.

Dyr skal malkes en eller to gange om dagen, og mælken behandles med det samme. Dette tager flere timer og i traditionelle samfund, herunder mongolske hyrdesamfund, det udføres hovedsageligt af kvinder, holde dem bundet tæt på dyrene.

"I en før-mejeri-æra, måske strejfede kvinder videre, " sagde prof. Makarewicz, som har boet hos beduinstammer i Jordan og hos mongolske hyrder.

Kvinders arv

Kvindernes arv er betydelig:ved omhyggeligt at behandle mælken hver dag, små mejeriproducenter over hele verden har tæmmet snesevis af forskellige typer mikrober.

"I nogle tilfælde, vi tror, ​​at disse mikrober har været i kontinuerlig dyrkning i årtusinder, " sagde prof. Warinner.

De fleste af dem er ikke blevet undersøgt, så deres funktioner er ukendte, herunder deres mulige rolle i at gøre det muligt for mennesker uden laktase-persistensmutationer at fordøje mælk, hun siger.

Og de bliver hurtigt slået ud og erstattet med industrielle stammer gennem udviklingsprogrammer, industrialisering, og statslig organisation af mejeriproduktion, siger prof. Warinner.

De få mikrober, der bruges i den industrielle produktion af yoghurt og oste, dyrkes alle i europæiske laboratorier, tilføjer hun.

Prof. Makarewicz siger, at stigningen i fødevareintolerancer i løbet af de sidste par årtier har at gøre med den måde, fødevarer forarbejdes på i Vesten.

Forarbejdningen udsætter mennesker for kemiske tilsætningsstoffer, man normalt ikke støder på uden for et laboratorium, og reducerer ofte mængden af ​​fibre i fødevarer, hvilket igen ændrer den måde, folk omsætter deres mad på. Og fødevarefabrikker har høje standarder for renlighed, which means food contains fewer bacteria and other microbes, hun siger.

"We don't know yet what the outcome for that is for the human body, " Prof. Makarewicz said. "(Now is) a really interesting period in terms of human dietary evolution, " tilføjede hun.

Lactose and cheesemaking

In order to make cheese from milk, cheesemakers add bacteria to the milk. These bacteria feed on the milk sugars, the lactose, and produce lactic acid. Some bacteria strains also release carbon dioxide, alcohol and other flavour inducing compounds.

After the fermentation process, the remaining product is coagulated into cheese curds while the remaining liquid, the whey with most of the lactose, is drained. In hard cheeses such as parmesan or cheddar, very little moisture is kept before the cheese is allowed to age and another type of bacteria is added. This type contains high levels of lactase, the enzyme that further breaks down lactose.

When making soft cheese, not all of the whey is drained, leaving more lactose behind. These younger varieties are also not treated with the additional lactose-eating bacteria given to cheese that needs to harden and mature.