Витамин С: почему животные вырабатывают его сами, а люди — нет

Большинство животных производят витамин C самостоятельно. Человеку же витамин C приходится получать извне. «Рамблер» разобрался, почему люди утратили способность синтезировать витамин C и как это связано с эволюцией приматов.

Как организмы производят витамин C?

Витамин C — это аскорбиновая кислота. У большинства позвоночных она синтезируется в печени или почках из глюкозы через цепочку биохимических реакций. Ключевую роль в этом процессе играет фермент L-gulonolactone oxidase (GULO). Именно он отвечает за последний этап превращения глюкозы в аскорбиновую кислоту.

У человека этот механизм не работает. Ген GULO в нашей ДНК присутствует, но он поврежден и фактически стал псевдогеном — «сломавшимся» участком генома, который больше не производит рабочий фермент. Этот механизм подробно описан в исследованиях молекулярной эволюции, опубликованных в BMC Ecology and Evolution.

Кто еще потерял эту способность?

Человек в этом смысле не уникален. Неспособность синтезировать витамин C также есть:

• у других высших приматов;
• морских свинок;
• некоторых видов летучих мышей;
• отдельных классов рыб;
• некоторых птиц.

Почему мыши и хомяки постоянно грызут предметы: что говорит нейробиология

Это показывает, что потеря функции происходила независимо в разных эволюционных линиях. У приматов мутация, отключившая GULO, предположительно возникла около 40–60 миллионов лет назад у общего предка обезьян Старого Света.

Почему эволюция «разрешила» потерять витамин C?

Витамин C жизненно необходим для синтеза коллагена, работы сосудов, заживления тканей, иммунной системы и защиты клеток от окислительного стресса. Почему же эволюция не сохранила столь важную функцию?

Главное объяснение связано с рационом древних приматов. Предполагается, что предки человека жили в среде, где постоянно потребляли большое количество фруктов и растений, богатых витамином C. Из-за этого собственный синтез перестал быть критически важным для выживания.

Если мутация отключила фермент, но животное продолжало получать достаточное количество витамина с пищей, естественный отбор не исключал такую мутацию из популяции. Со временем поврежденный ген закрепился.

Почему организм не вернул ген обратно?

Эволюция не работает как инженерная система, которая автоматически исправляет ошибки. Если организм способен выживать и размножаться без функции, сильного давления для восстановления может не возникнуть вообще. По сути организм человека миллионы лет существовал в условиях, где дефицит витамина C встречался редко, поэтому эволюция не видела необходимости возвращать утраченную функцию.

Кроме того, восстановить сломанный ген значительно сложнее, чем потерять его. Для этого потребовалась бы серия редких мутаций, возвращающих полноценную работу фермента.

Зачем некоторые животные производят огромные дозы витамина C?

Интересно, что многие животные синтезируют витамина C гораздо больше, чем получает средний человек. Например:

• козы могут производить десятки граммов аскорбиновой кислоты в сутки;
• у собак синтез усиливается при стрессе;
• у некоторых животных уровень производства меняется во время болезней.

Это связано с тем, что витамин C участвует в работе антиоксидантной системы организма. Исследование, опубликованное в MDPI, показывает, что синтез аскорбиновой кислоты может возрастать при воспалении и физиологическом стрессе.

Была ли неспособность синтеза витамина С полезна?

Некоторые исследователи предполагают, что утрата синтеза могла иметь побочные преимущества. Одна из гипотез связана с тем, что аскорбиновая кислота влияет на обмен железа и работу антиоксидантных систем. Есть идеи, что потеря собственного синтеза могла изменить энергетический обмен или адаптацию к определенному рациону.

Но эти гипотезы остаются спорными. Большинство ученых считают, что потеря GULO скорее была нейтральной мутацией, закрепившейся из-за отсутствия давления отбора.

Ранее мы писали, что ученые воспроизвели кору мозга на компьютере.