Persistenza della lattasi: la mutazione che permette agli adulti di bere latte è recente, e legata alle carestie

Provate ad immaginare uno scenario controintuitivo: tra i mammiferi che popolano il pianeta — circa 6.500 specie, dall'ornitorinco alla balenottera azzurra — ce n'è solo una in cui buona parte degli individui adulti continua a digerire bene il latte. Quella specie siamo noi Homo sapiens, ma solo in alcune zone della Terra. La capacità di scindere il lattosio dopo lo svezzamento si chiama persistenza della lattasi, ed è uno degli adattamenti genetici più recenti del nostro genoma. Quando si dice «l'evoluzione è ancora in corso», si parla anche di questo.

L'enzima e il suo gene

L'enzima si chiama lattasi-floridzina idrolasi, in breve lattasi. È prodotto nell'orletto a spazzola degli enterociti dell'intestino tenue e ha un compito molto specifico: tagliare la molecola di lattosio (uno zucchero composto da glucosio + galattosio) nei suoi due monosaccaridi, rendendoli assorbibili. Senza lattasi, il lattosio resta intero nell'intestino, attira acqua per osmosi e finisce nel colon dove i batteri lo fermentano: il risultato è il quadro tipico dell'intolleranza al lattosio — gonfiore, dolori addominali, diarrea — nell'ora dopo l'ingestione.

L'enzima è codificato dal gene LCT, sul cromosoma 2. Quasi tutti i mammiferi adulti del pianeta hanno il gene spento dopo lo svezzamento: dal punto di vista energetico, produrre lattasi quando non si beve più latte materno è uno spreco. Per la nostra specie il quadro standard è lo stesso. La novità è che, in alcune popolazioni, una manciata di mutazioni nei dintorni del gene MCM6 — che funziona come regolatore di LCT — mantengono il gene attivo per tutta la vita adulta.

Una sola lettera, una rivoluzione: la mutazione -13910 C/T

La più famosa di queste mutazioni si trova in posizione -13910 a monte del gene LCT (rs4988235): una banale sostituzione di un nucleotide C con una T. La variante T mantiene il promotore di LCT acceso negli adulti. È dominante: basta una copia su due ereditata da uno dei genitori per essere «persistenti alla lattasi». La pagina lattasi persistence di Wikipedia riepiloga la geografia attuale: la frequenza della variante T arriva all'89% in Danimarca, all'80% in Irlanda, scende al 30-40% in Italia meridionale, è sotto il 10% nella maggior parte dell'Africa subsahariana e quasi assente in Estremo Oriente, dove gli adulti tradizionalmente non bevono latte fresco e l'alimentazione si basa su prodotti fermentati come yogurt e formaggi a basso lattosio.

Quando è comparsa la mutazione?

I metodi della paleogenetica degli ultimi quindici anni hanno permesso di sequenziare il DNA di scheletri umani vecchi di migliaia di anni. Il risultato è spiazzante: nei resti di agricoltori del Neolitico europeo, vissuti tra 7.500 e 4.000 anni fa, la variante -13910*T è presente ma in frequenze bassissime, inferiori all'1%. Anche tra le popolazioni dell'età del Bronzo (3.500-3.000 anni fa) la persistenza della lattasi era ancora rara, attorno al 5-10%. Lo confermano i risultati di un grande studio pubblicato su Current Biology nel 2020 dal team di Joachim Burger all'Università di Magonza, basato su DNA antico di 1.158 individui.

Vuol dire che, anche dopo l'invenzione dell'allevamento e il dilagare dei pascoli, la maggior parte degli adulti europei era ancora intollerante al lattosio. Quando è cambiato? L'esplosione della variante è databile agli ultimi 3.000-4.000 anni. In epoca medievale (1200 d.C.), nel centro Europa, la frequenza era già salita oltre il 70%, come mostra uno studio su PLOS One basato su 36 scheletri tedeschi.

Perché così in fretta? Lo studio Nature del 2022

Per qualcosa di rapido come questo serve una pressione selettiva fortissima. Lo studio decisivo è uscito il 27 luglio 2022 su Nature, firmato da un consorzio guidato dal biochimico Richard Evershed dell'Università di Bristol e dal genetista Mark Thomas dell'University College London. Gli autori hanno incrociato:

• residui di grasso del latte trovati su 7.000 frammenti di ceramica neolitica e dell'età del Bronzo, da 554 siti archeologici europei;
• DNA antico di 1.786 individui dello stesso periodo;
• indicatori archeologici di densità di popolazione e di crisi alimentari.

La correlazione è netta: la persistenza della lattasi non è salita di pari passo con la quantità di latte consumata, ma nei periodi e nelle aree in cui carestie ed epidemie erano più frequenti. In condizioni normali un intollerante al lattosio sa benissimo limitare il consumo di latte fresco. In situazioni di carestia o di malattia, però, la diarrea innescata dal lattosio in un organismo già debilitato può diventare letale: chi possedeva la variante T sopravviveva e si riproduceva di più. È quella che il team UCL chiama «ipotesi della crisi».

Tre origini indipendenti, una stessa idea

La cosa più affascinante è che la mutazione -13910*T è europea. Nelle popolazioni dell'Africa orientale (Masai, Tutsi, Beja) la persistenza della lattasi è ottenuta tramite altre tre mutazioni, scoperte da Sarah Tishkoff e collaboratori (PNAS): -14010*C, -13915*G, -13907*G, comparse e selezionate indipendentemente. In Arabia il polimorfismo decisivo è -13915*G. In tutte queste regioni la pressione selettiva è arrivata insieme alla diffusione dell'allevamento, ma le mutazioni che hanno permesso l'adattamento sono state diverse. È il caso da manuale di evoluzione convergente nel nostro stesso genoma.

Per noi, oggi, «intolleranza al lattosio» suona come un disturbo da gestire al supermercato. Per un contadino europeo dell'età del Bronzo era una questione di vita e di morte. La differenza tra le due frasi è scritta, lettera per lettera, in quei tre acidi nucleici di MCM6 che il caso ha modificato 5.000 anni fa.