דברים שיורמים יודעים: למה יש לקטוז בחלב?

“בננה” שואלת: כיצד מיוצר חלב נטול לקטוז?  

לפני שנגיע לחלב נתחיל בלקטוז עצמו. הלקטוז הוא דו-סוכר כלומר חיבור של 2 יחידות סוכר. הסוכר הראשוני אותו מייצרים הצמחים הוא הגלוקוז (“סוכר ענבים”) מולקולה של שישה אטומי פחמן, שישה אטומי חמצן ו12 מימנים. שינויים קטנים במולקולה יוצרים  “חד סוכרים” אחרים כדוגמת הפרוקטוז (“סוכר פירות”). תכונה מעניינת של הסוכרים היא יכולתם ליצור שרשראות: 2 יחידות סוכר מחוברות נקראות שלא במפתיע דו-סוכר (הנפוץ במשפחה הזו הוא הסוכרוז שבסופרמרקט נקרא סתם “סוכר”) כל שרשרת של 3 סוכרים או יותר נקראת רב סוכר . לא משנה כמה יחידות בשרשרת שאנחנו מכניסים לגוף – הדם יקלוט מהמעי ויעביר לתאי הגוף רק חד סוכרים. מה שלא יתפרק ימשיך אל המעי הגס שם יפגוש חיידקים שינצלו אותו ויפיקו גז כתוצר לוואי מביך.

הלקטוז הוא דו סוכר הייחודי ליונקים אין כמעט אף צמח או יצור חי אחר המייצר אותו. קשירת 2 החד סוכרים גלוקוז וגלקטוז ליצירת לקטוז היא תהליך ביוכימי מסובך ודורש השקעת אנרגיה. אי אפשר “סתם” להדביק גלוקוז לגלקטוז ויש צורך לחבר לגלקטוז קבוצה זרחתית ולהסיר אותה מהמולקולה לאחר יצירת הדו-סוכר. הלקטוז מיוצר רק בתאי בלוטות החלב המעבירים לצאצא שם הוא מתפרק שוב לחד סוכרים במעי על ידי אנזים ייעודי הנקרא, שלא במפתיע לקטאז. מעניין לציין שתינוק אנושי נולד ללא האנזים המפרק והוא מופיע במערכת העיכול רק יומיים לאחר הלידה , עד אז הרך הנולד מפיק אנרגיה ממאגרים שהכין לעצמו ברחם. כיוון שהלקטוז נמצא רק בחלב אין צורך באנזים המפרק לאחר הגמילה ואכן אצל בעלי חיים ואצל הרבה בני אדם המעי מפסיק לעבד לקטוז לאחר הינקות. יש הרואים בהפסקת פעולת הלקטאז איתות לצאצא לעבור לשלב התזונה הבא ולהיגמל  והגמילה מהנקה היא לעיתים איתות לאם לחזור ולבייץ. מוטציה צעירה שמקורה באירופה לפני כמה אלפי שנים בלבד אפשרה לאבותינו לנצל חלב גם בבגרות. מי שלא ירש את הגנים הללו יגלה “אי סבילות ללקטוז” כלומר הלקטוז יעבור את המעי הדק ללא פגע ויגיע אל חיידקי המעי הגס. “חלב נטול לקטוז” הוא חלב  שהלקטוז פורק בו מראש למרכיביו על ידי תוספת קטנה של האנזים.

חלב נטול לקטוז הוא מוצר שקל להבין מה שמוזר וקשה להסבר הוא דווקא החלב עם הלקטוז. למה שבלוטות החלב יחברו 2 יחידות חד סוכר ללקטוז רק כדי שהצמד הזה יתפרק שוב לחלקיו אצל היונק? למה לא לספק בחלב ישירות את החד סוכרים ולעקוף שני תהליכים לא פשוטים: ההרכבה והפירוק?

המפתח לתעלומה טמון באבולוציה של החלב- תחום מעורפל כיוון שהנוזל הזה לא משאיר מאובנים. אנחנו יודעים איך נראה דוב המערות ויכולים לשחזר כיצד חי, התרבה ונכחד אבל לא לטעום את החלב שלו. ובכל זאת היה מי שחקר גם את הפרה-היסטוריה של החלב.

רמזים לאבות החלב אפשר למצוא בניתוח השוואתי של סוכרי החלב אצל 3 קבוצות היונקים. פחמימת החלב של  יונקי השליה (קבוצה הכוללת אותנו ואת רובם המכריע של היונקים סביבנו) היא כאמור בעיקר לקטוז אבל גם מעט רב סוכרים קצרים. החלב של יונקי הביב: יונקים מטילי ביצים שרק 3 מינים מהם שרדו באוסטרליה ובגינאה החדשה מכיל בעיקר את אותם רב סוכרים והוא כמעט נטול לקטוז ואילו לחיות הכיס (הקנגורו, האופסום, הקואלה…) חלב שעיקר הפחמימות שלו הן רב סוכרים  הייחודיים להם. רגע לפני שתחפשו בסופרמרקט חלב קואלה או גבינת קנגורו נציין כי המשותף לאותם רב סוכרים חלביים הוא שניתן לגזור את דו הסוכר לקטוז מאחד מקצות השרשרת. במילים אחרות נראה שאמא אבולוציה לא תפרה את הלקטוז משני חד סוכרים אלא להיפך: קיצרה רב סוכרים שהתקבלו בירושה מדורות קודמים עד לדו הסוכר הבעייתי.

למרות שלקטוז נמצא בטבע אך ורק בחלב ורק היונקים מייצרים חלב הרי שלמרבה הפליאה לא היונקים המציאו אותו. זכות היוצרים על ההמצאה הזו שמורה לאבות הקדומים שלנו ושל הקנגורו: הסינפאסידים. בעלי החוליות הראשונים שסיגלו אורח חיים יבשתי למחצה היו הדו חיים. הדו חיים אמנם יכולים להסתדר ביבשה אבל חייבים להטיל את ביציהם ולעבור את שלב החיים הראשון במקווה מים מתוקים. לפני כ320 מיליון שנה הופיעו יצורים שהסתגלו לחיים שלמים ביבשה כלומר הטילו את הביצים מחוץ למים קבוצה זו היא האמניוטים הקרויה על שם הקרום המקיף את העובר ואינו נמצא בביצי דגים ודו חיים. הקרום הזה יוצר לעובר סביבה מימית מבודדת מהסביבה והוא שאפשר חיים יבשתיים לגמרי.

ככל מוצא החלב בהפרשה שמנונית שהאם הקדמונית של היונקים מרחה בה את הביצה לשמירת הלחות והגנה

העובר הצומח בביצה זקוק, כמובן לסביבה לחה ולכן נדרש פתרון שימנע את התייבשות. כאן התפצלו העולים החדשים לאדמה לשתי קבוצות האחת – זו שלימים תוציא מתוכה את הדינוזאורים, הזוחלים והעופות פיתחו בייצים אטומות למים. השנייה בה אנו עוסקים הוציאה מתוכה את ראשוני היונקים. יצורים קרי דם אלו, שקשה מאוד לזהות בהם את אבות אבותינו הטילו בייצים עטופות עור  (בדומה לברווזן האוסטרלי של ימינו). מוצא החלב הוא, כך משערים, בהפרשה שמנונית שהאם מרחה בה את הביצה לשמירת הלחות והגנה. האבולוציה ממעטת בבניית מבנים חדשים ולרוב משנה ומעצבת מחדש מבנים ישנים וכך את ההפרשה הסמיכה הזו  הפיקה הנקבה מבלוטות  בעור מהן התפתחו  בלוטות הזיעה האפוקריניות: אלו המתפתחות בצמוד לשורשי שערה ומפרישות זיעה ריחנית בבתי השחי למשל.   

מתברר שלא רק שמוצא החלב בהפרשה דומה לשעוות האוזן אלא ש”תאומי הצביה” האנושיים אינם אלא בלוטות זיעה שצמחו קיבלו על עצמן תפקידים חדשים. ההפרשה השומנית הכילה גם תוספים שתפקידם היה ככל הנראה להגן על הביצה הרגישה מחיידקים התוספים הללו היו אבות הרב- סוכרים שבחלב ולכן סבי הלקטוז. 312 מיליון שנים מפרידים בינינו לבין המאובן הקדום ביותר של סינאפסיד זו  תקופה ארוכה ובמהלכה קיבל ההפרשה דמויית הזיעה הקדומה תפקיד משני של העברת חומרים מזינים דרך הקליפה וכארוחה ראשונה לצאצא הבוקע מהביצה. אבות היונקים היו יצורים קטנים (מה שמחייב ביצים קטנות ועניות בחלמון ) ואנדותרמים כלומר בעלי טמפרטורת גוף קבועה שיש להשקיע אנרגיה בשמירתה ןושיניים שהשלימו את התפתחותם רק לאחר הלידה.  בתנאים כאלו דחק החלב את מקום החלמון כמקור הזנה עיקרי והוא התפתח להכיל עוד מרכיבים חיוניים. המעבר מביצים לשליה הפך את תפקיד ציפוי קליפת הביצה למיותר והשאיר לחלב תפקיד תזונתי בלבד. החלב עבר דרך ארוכה מאז והרב סוכרים קוצצו עד שנשאר רק הצמד שבקצה הלא הוא הלקטוז. הנפיחות והגזים בעקבות צריכת מאכלי חלב הם מאובני המזכרות שהשאירו לנו אבותינו רגע אחרי שהתפצלו מאבות הדינוזאורים.

עלתה בדעתכם שאלה מעניינת, מסקרנת, מוזרה, הזויה או מצחיקה? שלחו ל  [email protected]

עוד בנושא באתר הידען:

• המרוץ אחר חלב האם המתורבת
• דברים שיורמים יודעים: למה דווקא חלב?
• האבולוציה האנושית עדיין מתרחשת ואולי אף מגבירה את הקצב