Essentiella näringsämnen
Något som vi får lära oss tidigt, normalt redan i hemkunskapen i grundskolan, är vikten av att få i sig essentiella näringsämnen. De klassiska exemplen är fettsyrorna linolsyra (omega-6) och linolensyra (omega-3) samt de nio essentiella aminosyrorna. Vikten av dessa påpekas oavsett om man håller på med bodybuilding eller ska bli vegetarian. De dyker till och med upp i populärkulturen, t.ex. tänkte forskarna i Jurassic Park utnyttja dinosauriernas oförmåga att producera aminosyran lysin som fail-safe om de tog sig ut från sina hägn (det gick sådär).
Jag såg nyligen på ett inslag i Vetenskapens värld som handlade om stenålderskost och hur förhistorien har fått skrivas om efter nya rön. Bland annat finns belägg för att man bakade bröd innan den neolitiska revolutionen. Det kan alltså vara så att man började med jordbruk för att man gillade bröd, inte att man började baka bröd efter att man hade börjat med jordbruk. Det nämns mycket spännande i programmet som jag kan rekommendera att ni tittar på:
https://www.svtplay.se/video/KzVddaJ/vetenskapens-varld-den-verkliga-stenalderskosten
I programmet nämner en forskare att människan, till skillnad från fett och proteiner, egentligen inte behöver äta kolhydrater för att överleva. Med mina ynka 7,5 hp biokemi kan jag inte komma på något orimligt i det utifrån grunderna kring hur ämnessättningen fungerar. Människan kan omvandla en aminosyra till en annan aminosyra, bygga upp fetter och följa en rad olika reaktionsvägar för att bilda det vi behöver utifrån det vi har tillgång till.
Det för då in oss på de essentiella näringsämnena. Min fråga är helt enkelt: Varför är de egentligen essentiella? När man studerar hur de ser ut rent kemiskt så finns inget anmärkningsvärt med dem. Vi kan ta redan nämnda aminosyran lysin som exempel:
Lysins sidokedja är en lång rak kolkedja som avslutas med en aminogrupp. Liknande strukturer finns överallt i kroppen, det finns inget udda atomslag eller avancerad struktur. Samma sak kan sägas om flera andra av de essentiella aminosyrorna och även fetterna, som bara ser ut att vara vanliga omättade fettsyror. Man kan föra samma resonemang om andra typer av essentiella näringsämnen som C-vitamin.
Ur ett biologiskt perspektiv kan man väl förvänta sig att det finns ett selektionstryck att kunna producera dessa ämnen, vilket ju i sig inte borde vara några konstigheter för en avancerad biokemisk fabrik sett till hur ämnena ser ut. Man kan visserligen argumentera för att just det är orsaken till att vi inte producerar dem, att de är så pass enkla att vi ändå lätt kan få tag på dem. Men det stämmer inte, utan de dyker bara upp i tillräcklig mängd i väldigt specifika livsmedel. En vegetarian måste t.ex. noga planera sin kost för att inte drabbas av bristsjukdomar. Det är just för att de är relativt ovanliga och bara finns i vissa typer av livsmedel som vi får lära oss om dem.
Tankar och idéer? :)
Det förenklade svaret är till varför vissa ämnen är essentiella för oss, är att vi inte kan bilda dessa, och inte heller (tillräckligt effektivt) omvandla andra ämnen till de essentiella. Det trummas in att vi behöver en varierad kost för att klara oss, må bra och för att våra kroppar (och sinnen) skall fungera som det är tänkt. Detta är för se till att vi håller oss på den genom evolutionen utvecklade "bästa basnivån". Det är med andra ord inte tal om att moffa i sig extra avokado eller eller diverse framrenade ämnen i form av "kosttillskott" eller "elexir" för att nå en "högre, optimal, förhöjd prestandanivå" - men allt går ju som bekant att sälja med mördande reklam. Lysin förekommer ganska frekvent i en balanserad föda, så det finns inget behov av att kunna omvandla andra ämnen till lysin. Det är i och för sig lite av ett cirkulärt argument, men det finns inga däggdjur som kan bilda lysin, så just den "bristen" ligger som ett arv av vår gemensamma tidigare evolution. Vår gemensamma förfader åt lysin istället och behövde därför inte bilda det, och då behövs inte heller generna för att kunna bilda lysin, de generna valdes bort helt enkelt.
Att det i fortfarande i de relativt rika delarna av världen fortfarande finns individer med bristsjukdomar, och brist på vissa näringsämnen är nog mest kopplat till livsstil som är: vald, påtvingad eller orsakad av ekonomiska orsaker (utöver de genetiska orsakerna till störd ämnesomsättning som drabbar människor över hela jorden).
Evolutionärt vore det så klart bättre om vi kunde äta alla sorters näringsämnen från bakterier, gräs, trä, as till det vi idag äter. Då skulle chanserna för att överleva vara större utifrån tillgången på näringsämnen. Men vårt matsmältningsapparat och ämnesomsättning är bara anpassad till det vi kallar mat, och har hela tiden utvecklats i den riktningen. En utökning av "födoämneskomptetensen" till att inkludera t.ex. gräs är en kolossal investering - ingen art (som jag kommer på) kan välja att leva på gräs eller ekorre, hela organismen är utvecklad till att fungera och konkurrera med just sin kompetens.
Under specialiseringen för att kunna leva på växtdelar premierades inte en kapacitet att kunna bryta ner mikroorganismer/flercelliga organismer. Så den dubbla kompetensen valdes tidigt bort, allt som inte premieras (ger högre fitness) försvinner. När mikroberna väl specialiserats och selekterats fram under konkurrensen om gräset, är det en kolossal fitnessminskning att försöka utveckla ett helt nytt system eller inlemma en annan arts system för att samtidigt kunna bryta ner celler. För de artfränder som fortsätter att utvecklas för att leva på gräs, kommer snabbt få ett övertag i konkurrensen om gräset. Parallellt med detta utvecklas även de arter som i ett tidigare skede specialiserats på att bryta ner djur som ekorren. Att anpassa sig till att bli bäst på antingen gräs eller ekorre är vad som sker med de andra organismerna på liv och död, och att försöka konkurrera om att kunna båda har inte givit en högre fitness oavsett om båda näringsämnena finns i samma miljö.
En ekonomisk jämförelse vore specialiserade tillverkare av varor och tjänster (motsvarande oss efter miljarder år av evolution), där det finns en hög ekonomisk konkurrens. En tillverkare av radarsystem kan inte samtidigt specialisera sig på gastronomi, eller boskapsuppfödning. Kostnaden av specialiseringen är för hög för att kunna ha råd att bibehålla en bredare kompetens. Sedan finns det så klart mer "generella" tillverkare som kan leverera flera varor/tjänster, men de tenderar att inte vara konkurrenskraftiga mot "supergastronomimaten", och under evolutionen premieras de bästa (inte den lokala pizzerian som inte är bäst men klarar sig ändå, för att den ligger just nära hemmet).
Idag skulle det teoretiskt gå att utöka vår kapacitet genom genöverföring från andra arter. Samtidigt är vår metabolism och celler är optimerad för att fungera på det nuvarande viset, så en tillförd kapacitet att bilda omega-3-fettsyror leder nog samtidigt till att denna fettsyra anrikas ännu mer i våra celler, vilket (in)direkt skulle få konsekvenser på cellernas hälsa/funktioner.
Jag är helt med på specialiseringsargumentet i ett bredare perspektiv, det tycker jag är rimligt. Men det svarar inte på varför vissa aminosyror är essentiella medan andra inte är det. Man skulle kunna argumentera på exakt samma sätt för asparaginsyra som för lysin.
Det är intressant att inget däggdjur kan bilda de essentiella aminosyrorna, eller åtminstone inte lysin. Det innebär att sista gemensamma förfader med djuren som kunde bilda dessa ämnen levde väldigt långt tillbaka i tiden (>200 miljoner år). Producerar nutida kräldjur dessa ämnen? Fiskar? Svampdjur? Jag misstänker att olika djurarter kan ha behov av olika typer av aminosyror, men eftersom växter bevisligen producerar alla aminosyror vi behöver (och vi är väldigt avlägset besläktade med dem) misstänker jag att alla djur har någorlunda samma behov av aminosyror?
Teraeagle skrev:Jag är helt med på specialiseringsargumentet i ett bredare perspektiv, det tycker jag är rimligt. Men det svarar inte på varför vissa aminosyror är essentiella medan andra inte är det. Man skulle kunna argumentera på exakt samma sätt för asparaginsyra som för lysin.
Nja inte riktigt, asparginsyrans alfa-ketosyra är oxaloacetat, som i sin tur är en central metabolit i citronsyracykeln. De essentiella aminosyrorna är generellt inte tillgängliga genom att använda andra frekvent förekommande metaboliter. Asp kan t.ex. bildas i vår metabolism från kolhydrater, andra aminosyror. Lysin med sina två aminogrupper kan inte (om)bildas från andra ämnen, vi saknar helt enkelt de enzymen. Medans fyrakolskedjan i asparginsyran används vid många steg under metabolismen, det är en betydligt mer använd förening, vars bildning dessutom inte kräver addition av två aminogrupper av specifika enzymer. Lite samma tema för de andra essentiella aminosyrorna, även om aminogruppen klyvs bort kan inte den resterande alfa-ketosyran användas på samma vis.
Det är intressant att inget däggdjur kan bilda de essentiella aminosyrorna, eller åtminstone inte lysin. Det innebär att sista gemensamma förfader med djuren som kunde bilda dessa ämnen levde väldigt långt tillbaka i tiden (>200 miljoner år). Producerar nutida kräldjur dessa ämnen? Fiskar? Svampdjur? Jag misstänker att olika djurarter kan ha behov av olika typer av aminosyror, men eftersom växter bevisligen producerar alla aminosyror vi behöver (och vi är väldigt avlägset besläktade med dem) misstänker jag att alla djur har någorlunda samma behov av aminosyror?
Evolutionen spökar igen tror jag, vi är bokstavligt talat bestående av vad vi äter, då vi krasst sett inte kan bilda nya ämnen från enkla föreningar som koldioxid och kväve.
Generellt finns det inget syfte med att bibehålla en kompetens (t.ex. bilda aminosyra) om det behovet kan tillgodoses från ett annat håll. Det är mindre resurskrävande att använda andra organismers föreningar, eftersom de andra organismerna då betalar kostnaden i form av energi och resurser för att bilda dessa föreningar. Det är med andra ord lättare att låta någon annan göra delar av jobbet, för att på så vis kunna lägga krutet på att anpassa och utveckla sig själv till att övervinna andra selektionstryck. Om andra organismers anpassning (t.ex. bilda alla aminosyror) kan utnyttjas, utan att vi behöver investera i energi/resurser och evolution, så kan vi och andra högre organismer utveckla mer komplicerade strukturer/individer. Jämför t.ex. svampar som klarar det mesta själva med oss som istället kan utnyttja andra organismer och mer därtill för att överleva.
Visst det är ett beroende av andra, men det gäller generellt inom biosfären, vi äter andra organismer och ytterligare andra organismer äter oss och våra rester.
Vet inte på rak arm hur det förhåller sig med andra djurs aminosyrabildning, men ju högre organismen är, desto lägre är chansen att de kan bilda alla aminosyror. Växter är lite annorlunda då de av förklarliga skäl inte kan äta andra organismer (även om undantag finns). Men även om de kan bilda många ämnen själva, är de beroende av ämnen, mineraler etcetera som de får genom symbios med andra mikroorganismer.
