Koolhydraten zijn de vergeten brandstof achter ons groeiende brein

In vergelijking met de Homo habilis, één vroege mensachtige die 2,3 tot 1,5 miljoen jaar geleden leefde, is ons brein verdrievoudigd tot ongeveer anderhalve kilo. Het is bovendien het meest energieverslindende orgaan van ons lichaam. Om aan die energievraag te voldoen, heeft het brein een favoriete brandstof: glucose.

Toch is de gangbare theorie dat ons brein zo groot is geworden doordat we meer dierlijke eiwitten gingen eten. Om daar meer inzicht in te krijgen, bundelde een groep Amerikaanse onderzoekers bestaande kennis over de menselijke eetpatronen doorheen de evolutie. Vervolgens plaatsten ze die diëten naast de hersen-en lichaamsgroottes van onze voorouders. Op die manier konden ze niet alleen conclusies trekken over de glucosebehoefte van ons brein, maar ook over de voeding die mensen kozen om aan die behoefte te voldoen.

Zetmeel: een nieuwe bron van glucose

Zij stelden vast dat, ondanks dat onze voorouders steeds meer vlees en dierlijke producten aten, de absolute suikerinname gelijk bleef. Suikers waren altijd goed voor meer dan één vierde van de totale energieinname.

Hoewel ons lichaam via een proces dat gluconeogenese heet ook glucose kan winnen uit niet-koolhydraatbronnen zoals eiwitten en vetten, stellen de onderzoekers dat die productie niet altijd volstaat om aan de geschatte glucosebehoefte van het brein te voldoen. Onze voorouders bleven daarom veel koolhydraten eten, die het lichaam kan omzetten in glucose.

De zes stadia van de evolutie van de mensachtigen die in de modellering van het artikel zijn gebruikt, te beginnen met chimpansees (Pan troglodytes), gevolgd door Australopithecus afarensis (‘’Lucy’’), Homo habilis, de vroege Homo erectus, de late Homo erectus en ten slotte de Homo sapiens. Zowel zwangere vrouwen als mannen worden afgebeeld. Credit: Mark Budd

Waar die koolhydraten aanvankelijk vooral afkomstig waren uit fruit, groenten en honing, veranderde dat zodra mensen voedsel begonnen te koken. Dat maakte zetmeel, een koolhydraatrijke voedingsstof, gemakkelijker verteerbaar en ook de afbraak tot glucose efficiënter. Tegelijkertijd heeft een zetmeelrijk dieet in de loop van de evolutie mogelijk bijgedragen aan genetische aanpassingen, zoals een groter aantal kopieën van het AMY1-gen. Daardoor kon de productie van het zetmeelafbrekende enzym amylase toenemen, wat het verteren van zetmeel nog makkelijker maakte.

Niet óf vlees óf koolhydraten

Toch haalt die conclusie het belang van vlees en dierlijke eiwitten voor de menselijke evolutie niet onderuit. De onderzoekers vermoeden namelijk dat er een verschuiving plaatsvond in het soort brandstof waarmee bepaalde weefsels, zoals de spieren of het hart, gevoed werden. Doordat zij niet uitsluitend afhankelijk waren van glucose, konden de eiwitten en vetten uit vlees evenzeer de energie leveren die deze lichaamsdelen nodig hadden. Net daardoor zou er meer glucose beschikbaar geweest zijn voor het groeiende brein.

Daarnaast schuiven de onderzoekers de expensive tissue (‘duur weefsel’) hypothese naar voren. Die stelt dat de hoge energiebehoefte van het groeiende brein mogelijk gemaakt werd door het verminderen van de energievoorraad in andere weefsels. Zo zouden energierijkere voedingsmiddelen zoals vlees bij onze voorouders ervoor gezorgd hebben dat het maagdarmstelsel kon krimpen, waardoor meer energie beschikbaar kwam voor andere weefsels, zoals het brein.

In beide gevallen zou het eten van vlees dus eerder een indirect effect gehad hebben op het groeiend brein.

Deze studie werpt daarmee een nieuw licht op de evolutie van ons brein: niet alleen dierlijke voeding, maar ook de beschikbaarheid van koolhydraten kan een belangrijke rol hebben gespeeld voor de ontwikkeling van de mens.