Arqueologia: A Revolução do Leite

Quando uma única mutação genética levou os antigos europeus a beber leite pela primeira vez, ela preparou o terreno para uma revolução continental.

Por Andrew Curry, da Nature

Na década de 1970, o arqueólogo Peter Bogucki estava escavando um sítio paleolítico, nas planícies férteis da região central da Polônia, quando ele se deparou com uma variedade de artefatos estranhos. As pessoas que viveram há cerca de 7.000 anos atrás, estavam entre os primeiros agricultores da Europa Central e que haviam deixado para trás fragmentos de cerâmica pontilhada com pequenos buracos. Parecia que o barro vermelho grosseiro tinha sido cozido enquanto perfurado com pedaços de palha.

Olhando para trás, através da literatura arqueológica, Bogucki encontrou outros exemplos da antiga cerâmica perfurada. “Elas eram tão incomuns – as pessoas quase sempre incluíam-as em publicações“, diz Bogucki, agora na Universidade de Princeton, em Nova Jersey. Ele tinha visto algo semelhante na casa de um amigo, que era usado para esticar queijo, então ele especulou que a cerâmica pode estar conectada com  produção de queijo. Mas ele não tinha nenhuma maneira de testar sua idéia.

Os cacos misteriosos ficaram armazenados até 2011, quando Mélanie Roffet-Salque puxou-os para fora e analisou ​​os resíduos graxos preservados no barro. Roffet-Salque, geoquímica da Universidade de Bristol, Reino Unido, encontrou assinaturas de gorduras do leite abundantes – evidências de que os primeiros agricultores tinham utilizado a cerâmica como peneiras para separar sólidos de leite graxos a partir de soro de leite líquido. Isso faz das relíquias polonesas a mais antiga evidência conhecida de produção de queijo no mundo.

A investigação de Roffet-Salque faz parte de uma onda de descobertas sobre a história do leite na Europa. Muitos deles vieram de um projeto de € 3,3 milhões (EUA $ 4,4 milhões), que teve início em 2009 e envolveu arqueólogos, químicos e geneticistas. Os resultados deste grupo iluminam caminhos profundos em que os produtos lácteos moldaram assentamentos humanos no continente.

Durante a era glacial mais recente, o leite era essencialmente uma toxina para os adultos, porque – ao contrário de crianças – não poderiam produzir a enzima lactase necessária para quebrar a lactose, o principal açúcar do leite. Mas, como a agricultura começou a substituir a caça e a coleta no Oriente Médio em torno de 11 mil anos atrás, criadores de gado aprenderam a reduzir lactose em produtos lácteos a níveis toleráveis ​​pela fermentação do leite para fazer queijo ou iogurte. Vários milhares de anos mais tarde, uma mutação genética se espalhou pela Europa, o que deu às pessoas a capacidade de produzir lactase – e beber leite – ao longo de suas vidas. Essa a adaptação abriu uma nova e rica fonte de nutrição que pode ter comunidades sustentáveis ​​quando as colheitas falhassem.

Esta revolução do leite em duas etapas pode ter sido um fator primordial para permitir que as bandas de agricultores e pastores do sul varressem toda a Europa e deslocassem as culturas de caçadores-coletores que viveram lá por milênios. “Eles realmente se espalharam rapidamente para o norte da Europa, do ponto de vista arqueológico“, disse Mark Thomas, geneticista populacional da Universidade College London. Essa onda de emigração deixou uma marca duradoura na Europa, onde, ao contrário de muitas regiões do mundo, a maioria das pessoas agora pode tolerar o leite. “Pode ser que uma grande parte dos europeus são descendentes dos primeiros produtores de lacticínios na Europa“, diz Thomas.

Estômagos fortes

As crianças quase universalmente produzem lactase e podem digerir a lactose no leite de sua mãe. Mas à medida que amadurecem, a maioria desliga o gene da lactase. Apenas 35% da população humana pode digerir a lactose para além da idade de cerca de sete ou oito. “Se você é intolerante à lactose e beber meio litro de leite, você vai ficar realmente doente. Diarreia explosiva – disenteria essencialmente“, diz Oliver Craig, um arqueólogo da Universidade de York, Reino Unido. “Eu não estou dizendo que é letal, mas é bastante desagradável.“

A maioria das pessoas que retêm a capacidade de digerir leite pode traçar sua ascendência para a Europa, onde o traço parece estar ligado a um único nucleotídeo em que a base citosina do DNA alterou-se para timina em uma região genômica não muito longe do gene da lactase. Há outros bolsões de lactase persistentes na África Ocidental (ver Nature 444, 994–996; 2006), no Oriente Médio e sul da Ásia, que parecem estar ligados a mutações separadas.

O interruptor de nucleotídeo único na Europa aconteceu há relativamente pouco tempo. Thomas e seus colegas estimaram o tempo procurando por variações genéticas nas populações modernas e executando simulações em computador de como a mutação genética relacionada pode ter se espalhado através de populações antigas. Eles propuseram que a característica de persistência de lactase, chamado alelo LP, surgiu cerca de 7.500 anos atrás, nas largas planícies férteis da Hungria.

Gene poderoso

Uma vez que o alelo LP apareceu, ofereceu uma grande vantagem seletiva. Em estudos de 2004, os pesquisadores estimaram que as pessoas com a mutação teriam produzido até 19% prole mais fértil do que aquelas que não tinham isso. Os pesquisadores chamaram esse grau de seleção “entre os mais fortes já vistos por qualquer gene no genoma“.

Composta por várias centenas de gerações, a vantagem poderia ajudar a população a tomar todo um continente. Mas só se “a população tem uma oferta de leite fresco e é produção leiteira“, diz Thomas. “É gene-cultura de co-evolução. Eles se alimentam uns dos outros. “

Para investigar a história dessa interação, Thomas juntou-se com Joachim Burger, um paleogeneticista da Universidade Johannes Gutenberg de Mainz, na Alemanha, e Matthew Collins, um bioarqueólogo na Universidade de York. Eles organizaram um projeto multidisciplinar chamado LECHE (Lactase persistence in the Early Cultural History of Europe), que reuniu uma dezena de investigadores em início de carreira de toda a Europa.

Ao estudar a biologia molecular humana e a arqueologia e química da cerâmica antiga, os participantes do LECHE também esperavam abordar uma questão fundamental sobre as origens dos europeus modernos. “Tem sido uma questão permanente na arqueologia – se somos descendentes de agricultores do Oriente Médio ou indígenas caçadores-coletores”, diz Thomas. O argumento resume-se à evolução versus substituição. Será que as populações nativas de caçadores-coletores na Europa abraçaram a agricultura e a pecuária? Ou houve um afluxo de colonos agrícolas que suplantaram os locais, graças a uma combinação de genes e da tecnologia?

Uma vertente de evidências vieram de estudos de ossos de animais encontrados em sítios arqueológicos. Se o gado é criado principalmente para produção leiteira, os bezerros são geralmente abatidos antes de seu primeiro aniversário, para que as mães possam ser ordenhadas. Mas o gado criado principalmente para a carne é morto mais tarde, quando eles chegam ao seu tamanho real. (O padrão, se não as idades, é semelhante para ovinos e caprinos, que faziam parte da revolução da produção leiteira.)

Com base nos estudos de padrões de crescimento nos ossos, os participantes do LECHE Jean-Denis Vigne, um zooarqueólogo do Museu Nacional de História Natural de Paris, sugere que a produção leiteira no Oriente Médio pode percorrer todo o caminho de volta para quando os primeiros seres humanos começaram a domesticar animais lá, cerca de 10.500 anos atrás. Isso seria colocá-lo logo após a transição do Neolítico Médio Oriental – quando uma economia baseada na caça e coleta deu lugar a uma dedicada à agricultura. Indústria de Laticínios, diz Roz Gillis, também um zooarqueólogo no museu Paris, “pode ​​ter sido uma das razões pelas quais as populações humanas começaram a prender e manter os ruminantes, como bovinos, ovinos e caprinos“.

Indústrias de Laticínios, em seguida, expandiram-se em concerto com a transição Neolítico, diz Gillis, que olhou para o crescimento ósseo em 150 locais na Europa e na Anatólia (Turquia moderna). Como a agricultura se espalhou da Anatólia para o norte da Europa ao longo de cerca de dois milênios, a produção leiteira seguiu um padrão semelhante.

Por conta própria, os padrões de crescimento não dizem se a transição do Neolítico na Europa aconteceu através da evolução ou substituição, mas os ossos de gado oferecem pistas importantes. Em um estudo precursor, Burger e vários outros participantes do LECHE descobriram que o gado domesticados em sítios neolíticos na Europa foram mais estreitamente relacionadas com as vacas do Oriente Médio, ao invés de auroques selvagens indígenas. Esta é uma forte indicação de que os pastores de entrada trouxeram o seu gado com eles, ao invés de domesticar localmente, diz Burger. Uma história semelhante está a emergir de estudos de DNA humano antigo recuperado em alguns sítios na Europa Central, que sugerem que os agricultores neolíticos não eram descendentes dos caçadores-coletores que viveram lá anteriormente.

Tomados em conjunto, os dados ajudam a resolver as origens dos primeiros agricultores europeus. “Por um longo tempo, o mainstream da arqueologia europeia continental, dizia que os caçadores-coletores do Mesolítico desenvolveram-se em agricultores Neolítico“, diz Burger. “Nós basicamente mostramos que eles eram completamente diferentes.”

Leite ou carne

Dado que a produção leiteira no Oriente Médio começou há milhares de anos antes do alelo LP surgir na Europa, os pastores antigos devem ter encontrado maneiras de reduzir a concentração de lactose no leite. Parece provável que eles o fizeram, fazendo queijo ou iogurte. (Queijos fermentados, como feta e cheddar tem uma pequena fração da lactose encontrada no leite fresco; queijos duros envelhecidos semelhantes ao parmesão não tem quase nenhum).

Para testar essa teoria, os pesquisadores do LECHE realizaram testes químicos em cerâmica antiga. A grossa, argila porosa, contém resíduos químicos suficientes para distinguir o tipo de gordura que foi absorvida durante o processo de cozimento: se era de carne ou leite, e de ruminantes, como vacas, ovelhas e cabras ou de outros animais. “Isso nos deu um caminho para dizer que tipos de coisas que estavam sendo cozinhados“, diz Richard Evershed, um químico da Universidade de Bristol.

Evershed e seus colaboradores do LECHE encontraram gordura do leite na cerâmica no Leste do Crescente Fértil, no Oriente Médio que remonta pelo menos 8.500 anos, e o trabalho de Roffet-Salque na cerâmica polonesa oferece evidência clara de que os pastores na Europa estavam produzindo queijos para complementar suas dietas entre 6.800 e 7.400 anos atrás. Até então, laticínios tornaram-se um componente da dieta Neolítica, mas ainda não era uma parte dominante da economia.

O próximo passo aconteceu lentamente, e parece ter exigido a persistência da propagação de lactase. O alelo LP não se tornou comum na população até algum tempo depois que surgiu pela primeira vez: Burger tem olhado para a mutação em amostras de DNA humano antigo e descobriu que isso remonta apenas 6.500 anos atrás, no norte da Alemanha.

Modelos criados pelo participante do LECHE Pascale Gerbault, geneticista populacional da Univeristy College London, explica como o traço pode ter se espalhado. Como culturas orientais do Neolítico médio mudaram-se para a Europa, o seu cultivo e tecnologias de pastoreio ajudram a superar a concorrência dos caçadores-coletores locais. E, como os sulistas foram pro norte, diz Gerbault, o alelo LP ‘surfou’ na onda de migração.

A persistência da lactase teve um tempo difícil de se estabelecer em algumas partes do sul da Europa, porque os agricultores neolíticos ali estavam instalados antes da mutação aparecer. Mas como a sociedade agrícola expandiu para o norte e para o oeste em um novo território, a vantagem proporcionada pela persistência da lactase teve um grande impacto. “À medida que a população cresce rapidamente na borda da onda, o alelo pode aumentar em frequência“, diz Gerbault.

Os vestígios desse padrão ainda são visíveis hoje. No sul da Europa, a persistência da lactase é relativamente rara – menos de 40% na Grécia e na Turquia. Na Grã-Bretanha e a Escandinávia, por outro lado, mais do que 90% dos adultos podem digerir o leite.

Conquista do gado

Até o final do Neolítico e início da Idade do Bronze, cerca de 5.000 anos atrás, o alelo LP foi predominante na maior parte da Europa do norte e central, e o pastoreio de gado havia se tornado uma parte dominante da cultura. “Eles descobrem esta forma de vida, e uma vez que eles realmente possam obter os benefícios nutricionais eles aumentam ou intensificam bem o pastoreio“, diz Burger. Ossos de gado representam mais de dois terços dos ossos de animais em muitos dos primeiros sítios arqueológicos do final do Neolítico e Idade do Bronze na Europa do Norte e Central.

Os pesquisadores do LECHE ainda estão quebrando a cabeça exatamente sobre por que que a capacidade de consumir leite ofereceu tanta vantagem assim nessas regiões. Thomas sugere que, como as pessoas se mudaram para o norte, o leite teria sido uma barreira contra a fome. Os produtos lácteos – que poderiam ser armazenados por mais tempo em climas mais frios – continham ricas fontes de calorias que eram independentes de safras ou más colheitas.

Outros pensam que o leite pode ter ajudado, especialmente no norte do país, devido à sua relativamente alta concentração de vitamina D, um nutriente que pode ajudar a afastar doenças como o raquitismo. Os seres humanos sintetizam a vitamina D naturalmente apenas quando expostos ao sol, o que torna difícil para os nortistas sintetizarem o suficiente durante os meses de inverno. Mas a persistência da lactase também criou raízes na ensolarada Espanha, deixando o papel da vitamina D em dúvida.

O projeto LECHE pode oferecer um modelo de como as questões arqueológicas podem ser respondidas usando uma variedade de disciplinas e ferramentas. “Eles têm um monte de diferentes tentáculos – arqueologia, paleoantropologia, DNA antigo e DNA moderno, análise química – todos focados em uma única questão“, diz Ian Barnes, um paleogeneticista no Royal Holloway, University of London, que não está envolvido no o projeto. “Há muitas outras mudanças na dieta que poderiam ser estudadas desta maneira.“

A abordagem poderia, por exemplo, ajudam a destrinchar as origens da amilase, uma enzima que ajuda a quebrar o amido. Os investigadores têm sugerido que o desenvolvimento da enzima pode ter seguido – ou possibilitado – o aumento do apetite por grãos que acompanhou o crescimento da agricultura. Os cientistas também querem traçar a evolução do álcool desidrogenase, que é crucial para a repartição de álcool e poderia revelar as origens da sede da humanidade pela bebida.

Alguns dos participantes do LECHE estão agora investigando mais atrás no tempo, como parte de um projeto chamado BEAN (Bridging the European and Anatolian Neolithic), que está investigando como os primeiros agricultores e pastores fizeram o seu caminho para a Europa. Burger, Thomas e seus colaboradores do BEAN estarão na Turquia neste verão (do hemisfério norte), traçando as origens do Neolítico usando modelos computacionais e análises de DNA antigo, na esperança de entender melhor quem os primeiros agricultores eram, e quando eles chegaram na Europa.

Ao longo do caminho, eles vão encontrar beyaz peynir, um salgadinho de queijo comido com quase todos os almoços turcos. É provavelmente muito parecido com o queijo que agricultores do Neolítico da região teriam comido cerca de 8.000 anos atrás – muito antes da marcha da lactase persistente permitir que as pessoas bebessem leite fresco.

FONTE: Nature 500, 20-22 (01 de agosto de 2013) doi: 10.1038/500020a

————————–

MAIS

Podcast com Mark Thomas falando sobre evolução humana e o surgimento da indústria leiteira: http://www.nature.com/nature/podcast/index-2013-08-01.html

——————–

Nota Adicional – Humor

Vocês já imaginaram como pode ter sido a descoberta do leite? Qual foi a situação em que alguém bebeu leite de mamífero ruminante pela primeira vez? o cartunista Mark Pain imaginou:

Não quero nem pensar em como foi com o queijo… que nada mais é do que leite coagulado!