Evolusjon og ernæring Bailine kurs i ernæring: Oslo 5. september 2015 Dag Viljen Poleszynski, dr.philos./ansvarlig red. Helsemagasinet
Evolusjonær miljøtilpasning 1. Forutsetning: Evolusjon har funnet sted 2. DNA-replikasjon en nøyaktig prosess 3. Alle arter blitt tilpasset miljøet i løpet av flere millioner år, inkludert menneskets forgjengere 4. Mutasjoner som har ført til bedre miljøtilpasning, er blitt videreført til neste generasjon 5. Alle arters anatomi, fysiologi, biokjemi har oppstått i samspill med sine respektive økologiske nisjer 6. Lokale miljøforhold kan påvirke genekspresjon (epigenetikk) og forsterke genetiske ulikheter 7. Mennesket skilte lag med andre hominider og tilpasset seg et annet kosthold dem 8. Seleksjonspress kan gi rask endringer (melk)
Evolusjonære prinsipper v De som er best tilpasset, får flest avkom v Best resultat i evolusjonær forstand = gitt samme overlevelse som andre individer/ grupper, får noen flere avkom enn andre v Mekanisme = Selektivt utvalg sikrer stadig bedre fitness for individer/arter på gruppenivå v Mekanismer = Mutasjoner (irreversible) og epigenetiske endringer (reversible) v Optimal miljøtilpasning kan ta årmillioner v Jo sterkere seleksjonspress, desto raskere tilpasning (utluking av de dårligst tilpassede)
Evolusjonær tilpasning Alle levende skapninger må evolusjonært tilpasses miljøet de lever i for å overleve. Naturlig utvalg luker ut de som er minst tilpasningsdyktige. De som er best tilpasset, lever bedre og/eller får flere avkom/barn. Nye arter kan oppstå på ruinene av de som blir borte. De som blir igjen i gitte økologiske nisjer, er best tilpasset og utkonkurrerer derfor andre.
DNA kopieres nøyaktig
Genetisk reproduksjon og likheter þ Estimat: Ca. 5% av menneskets genom kan spores tilbake 200 millioner år (flertallet av våre gener) þ DNA inneholder ca. 3 millioner basepar þ Bare ca. 23 000 gener (10 000 25 000) koder for proteiner (ca. 1,5% av genomet) þ Resten av DNA inneholder gener som ikke koder for proteiner: reguleringssekvenser, introner, ikkekodende DNA ( søppel-dna ) þ >17 millioner SNPs for Homo sapiens rapportert, men ukjent hvor mange som er feilkodet (10%?) Kilde: Musumeci mfl. Human Mutation 2010; 31(1): 67-73
Perfekt kopiering av DNA? v Våre forgjengeres genom antas endret 0,5% per million år, dvs. at 99,995 av vårt genom er felles med fortidsmenneskenes v Omkring 98,6 % av vårt DNA deles med sjimpansene; nyere forskning anslår at avviket er minst 6 % i komplementære gener v Lokalt næringsgrunnlag, klima og istider ga ulikt seleksjonspress og millioner av genvarianter (polymorfismer) v Redskaper, jakt, kjøtt og varmebehandling: https://www.youtube.com/watch?v=3_mlaeutkqu
Pattedyr har felles opprinnelse ca. 90,2 % av genfamilien uendret
Hva figuren viser «MRCA = most recent common ancestor (siste felles opprinnelse) 93 millioner år fvt «Primatene skiltes fra gnagerne 87 mill. år fvt «Mennesket skiltes fra sjimpansen 6 MÅ fvt «Parenteser = antall nye (+) eller tapte (-) gener «Våre tidligste forgjengeres genom ble tilført 689 gener, mens 86 gener ble luket ut siden Homo skilte lag med sjimpansene (6 MÅ fvt) þ Demuth JP, De Bie TD, Cristianini N mfl. The evolution of mammalian gene families. PLOS one 2006; 1(1). doi:10.1371/ journal.pone.0000085
Fellestrekk for alle pattedyr v Utviklingslinja på 93 mill. år ga 2.285 nye gener! v Viktige mekanismer for alle arters utvikling: tilfeldige mutasjoner, seleksjonspress, valg av habitat, klimaendringer, naturkatastrofer þ Dinosaurene forsvant for 65 millioner år siden v Primatene har felles utviklingslinje ca. 80 millioner år; våre forgjengere skilte lag med primatene for 6-7 mill. år siden. Fysiologi, hormoner, enzymer felles. v Nærmeste slektninger blant hominider = dvergsjimpanse (bonobo), sjimpanse, gorilla, orangutang, gibbon
Naturen gir entydige svar v Dyr som lever naturlig, kan holde seg friske fra vogge til grav (de som ikke blir spist) v Vanskelig å fastslå alderen til dyr som lever i sitt naturlige miljø v Levealderen i naturen er kortere enn i optimalt fangenskap pga. færre traumer/fiender v Ingen dyr trener ; de sparer energi v Jegere/sankere som fikk nok mat og levde i pakt med naturen, hadde god helse i høy alder
Naturlig kosthold - storfe Plantespisere: gras, kløverplanter, blomster, litt insekter Bakterier i magen bryter ned cellulose og lager korte fettsyrer Gras inneholder nok nitrogen/protein Kyr absorberer nesten bare fettsyrer i blodet
Naturlig kosthold - løver v Kattedyr er rovdyr (må ha arginin!) v Evolusjonært godt tilpasset kjøtt v Tåler ikke korn, frukt, bær, planter! v Spiser ca. 40 kg kjøtt hver 3. dag v Fettsyrer som energi
Naturlig kosthold - elger v Spiser bark, kvister, blader, sopp, mose, gress, insekter v Omdanner stivelse og cellulose til fettsyrer v Nok protein i blader, gress
Naturlig kosthold - bjørner v Altetere v Tilpasset planter (bær), honning, fisk, kjøtt/innmat v Lagrer fett fra sukker (bær) vha. Insulin v Bruker FFS og ketoner i dvale
Naturlig kosthold - isbjørn v Fett- og proteinrik animalsk mat: sel, hvalross, småhval, fisk, rev, fugl
Påvirker følelser og tanker våre barn og barnebarn? q Følelser og tanker påvirker oss fysiologisk, f. eks. hormonnivå (stress: adrenalin, kortisol, testosteron), magesyre ( magehjernen ), hjertefrekvensen (adrenalin) q Nyere funn: Følelser og tanker påvirker også DNA epigenetisk (Bruce Lipton) q Epigenetiske påvirkninger videreføres fra besteforeldre til foreldre og barn q Vi arver karaktertrekk og personlighet epigenetisk/ved påvirkninger i oppvekstmiljøet
Primatene og utvikling av Homo v Vårt stamtre 7 millioner år tilbake i tid v 7 4 mill. år før vår tid: Ardipitheciner v 4,2 1,5 må fvt: Australopitheciner v 1 må fvt: Homo v Homo ender med Homo sapiens 200 000 år fvt v Anatomisk moderne mennesker 40 000 år
Orangutangens utviklingslinje 15,7 19,3 millioner år siden «Hunn 127 cm, 45 kg; 22 30 d syklus, fertile v/ 14 15 år, 8 år ny fødsel «Hann 175 cm, >118 kg «Opportunistiske sankere: 65 90% frukt, blader, skudd, bark, insekter, honning, fugleegg, jord «Urtemedisin, verktøy «Lever 30 45 år (>55 år under fangenskap)
Gorilla (6 arter): østlige og vestlige skilte lag 1,8 0,78 millioner år fvt «Skiltes fra Homo 8 9 millioner år siden «Genetisk 98,4 % like, men flere kopiavvik «Hunn 140 cm/100 kg, hann 170 180 cm/ 180 230 kg «Spiser bambus, blader, skudd, insekter, frukt «Levealder 35 40 år; >55 år i fangenskap
Vanlig sjimpanse (Pan troglodytes) v Hann: 90 120 cm høy/35-70 kg; hun: 66 100 cm/ 26-50 kg. Lever 30 40 år (60 år i fangenskap) v Kosthold: Frukt, insekter, aper, gris, antilopekalv
Bonobo (Pan paniscus) «Skiltes fra sjimpansene for 1 mill. år siden «DNA avviker 0,4 % fra sjimpansene; 98 99,4% genetisk like mennesker «Hanner 120 cm/38 kg; hunner 100 cm/30 kg «Frukt, bær, insekter, blader, smådyr, aper «Lever 40 45 år vilt; 60 år i fangenskap «Bruker verktøy, særlig seksuelt aktive/fredelige
Miljøtilpasninger etter at Homo skilte lag med apene Menneskets evolusjonære utvikling er den viktigste faktoren som kan fortelle hvilket kosthold og hvilken livsstil som gir størst mulighet for å maksimere vårt genetiske potensial og levealder. En betingelse for å opprettholde god helse fra fosterliv til alderdom er at vi lever slik vi er evolusjonært tilpasset!
Menneskets utviklingslinje
Hvordan Homo sapiens ble til v Varmebehandling et viktig grunnlag for skillet mellom aper og Homo! v Naturlig utvalg favoriserte mindre mage/tarm, munn og lepper, tyggemuskler v Tygging/fordøyelse lettere v Mindre volum mat, bedre smak, mer energi, bedre opptak av næringsstoffer v Varme dreper bakterier, virus, parasitter, insekter v Hjernens volum økte raskt
Mage /tarmvolum tilpasses kosten Milton K. The critical role played by animal source foods in human (Homo) evolution. J Nutrition 2003; 133: 3886S-92S
Relativt magevolum aper/mennesker
Evolusjon og hjernevolum v Store aper spiser 87-99% plantemateriale v Planteetere må ha kraftig fordøyelsesapparat v Mage/tykktarm begrenser hjernens størrelse v Menneskehjernen krever ca. 20 % av total hvileenergi (nyfødte 87 %, 5 åringer 44 %) v Hjernen vokste fordi våre forgjengere spiste mat av høy kvalitet og ble tilpasset å få mest mulig næring fra kjøtt og planter v Fordøyelsessystemet begrenset hjernevolumet tykktarmen krympet og hjernen vokste
Vekst i homininenes hjernevolum v Hjernevolumet økte raskt etter at Homo habilis begynte å spise fett kjøtt og så fikk kontroll over ild Hjernevolumet ble tredoblet fra Homo habilis til Homo neanderthalensis og Homo sapiens
Næringsopptak fra rå/kokt mat v Mennesket mangler enzymet cellulase (kreves for å bryte ned cellulose) v Måling av frigjort betakaroten fra gulrøtter: ü Biter i tyggestørrelse: 3% ü Homogenisert gulrot: 21% ü Kokt gulrot: 27% ü Kokt med tilsatt olje: 39% v Hedrén E mfl. Estimation of carotenoid accessibility from carrots. European Journal of Clinical Nutrition 2002; 56: 425-30
Evolusjon, ild og lys/mørke v Kontroll over ilden ble et vendepunkt i menneskets utviklingshistorie v Døgnet fikk flere timer lys, noe som endret døgnets hormonsyklus v Lys hemmer utskillelsen og bryter ned melatonin v Mindre melatonin førte til bedre hukommelse og bedre kognitive evner
Mennesket er tilpasset ulike varianter av steinalderkost v Naturgitte forskjeller i geografi, klima/sesong og istider v Mennesket har tilpasset seg å leve over alt på kloden
Jegere/sankeres kosthold v Fett av høy kvalitet: Ø Inntil 85 % av matens energi v Mer langkjedete, flerumettede fettsyrer Ø Mer umettede fettsyrer i vilt/kyr på beite enn dyr på bås v Forholdet mellom ω-6- og ω-3-fettsyrer Ø 1-2:1 steinalderen Ø 10:1 USA (50-60) Ø 6-7:1 Norge (>10?)
Optimal jaktstrategi v Mest mulig energi fra jakt og sanking! v Først store byttedyr! v Planter (stivelse) som nødproviant v Dyr gir mer energi og næring enn planter (fett/protein og mineraler/vitaminer) v De feiteste delene av dyra ble foretrukket
Levealder 100 år med tradisjonell livsstil
Tradisjonell kost ga god helse
Nesten ingen tannråte før moderne kosthold
Animalia alltid populært
Vår arts endrede tilværelse q Våre forgjengere var tilpasset et rolig liv i små grupper hvor de hadde en selvsagt tilhørighet q Vår sterkeste drift handler om å være en likeberettiget part i en liten gruppe likesinnede q Fra 30 jegere/sankere via klaner på 200 til 5,1 millioner norske, 500 millioner i EU og en verden med 7+ milliarder q Vår arts overlevelse avhenger av om vi lykkes i å globalisere følelsen av fellesskap