本文來(lái)自微信公眾號(hào)：Nature Portfolio（ID：nature-portfolio），作者：Ewen Callaway，原文標(biāo)題：《疾病與饑荒，給人類帶來(lái)了消化牛奶的能力》，頭圖來(lái)自：unsplash
歐洲人開(kāi)始養(yǎng)殖乳畜的時(shí)間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于他們多數(shù)人演化出在成年后飲用乳汁而不生病的能力——早了幾千年。現(xiàn)在，研究者認(rèn)為他們發(fā)現(xiàn)了原因：乳糖耐受性帶來(lái)的益處只有在間或發(fā)生的饑荒和疾病流行期間才足以影響演化，這解釋了該性狀的廣布為何需要幾千年的時(shí)間[1]。
這一理論背后的研究分析了數(shù)千陶片和幾百個(gè)古人類基因組，并做了復(fù)雜建模，它解釋了為什么消化動(dòng)物奶的能力在現(xiàn)代歐洲人中間如此普遍，在早期奶農(nóng)身上卻幾乎不存在。這個(gè)被稱作乳糖酶持續(xù)表達(dá)的能力，源自一種能夠分解乳糖的酶，它的活性通常在幼兒斷奶后就會(huì)失去。
這項(xiàng)研究于7月27日發(fā)表在《自然》上。瑞士蘇黎世大學(xué)的分子考古學(xué)家Shevan Wilkin說(shuō)，這是首次嘗試量化塑造該性狀的演化力量?！叭樘敲赋掷m(xù)表達(dá)的演化比我們以為的要復(fù)雜得多?！?/p>
自然選擇
世界各地的古代人群消化動(dòng)物奶的能力是獨(dú)立演化的。研究人員已經(jīng)找到了對(duì)應(yīng)該性狀的基因變異，它使細(xì)胞產(chǎn)生大量乳糖酶。多數(shù)歐洲祖源的人身上帶有這一變異，這是自然選擇作用于人類基因組最有力的例子之一。
然而，科學(xué)家一直難以解釋是什么樣的力量推動(dòng)了歐洲普遍存在的乳糖酶持續(xù)表達(dá)演化。很多人假設(shè)，只有在以前的人類開(kāi)始經(jīng)常食用乳制品之后，這樣的變異才變得有益。而根據(jù)另一頗具影響力的理論，早期奶牛、山羊和綿羊（在大約1-1.2萬(wàn)年前被馴養(yǎng)）主要為肉用，數(shù)千年后，人們才開(kāi)始飲用它們產(chǎn)的奶。
但Richard Evershed（最新這項(xiàng)研究的共同領(lǐng)導(dǎo)者，英國(guó)布里斯托大學(xué)生物地球化學(xué)家）及其團(tuán)隊(duì)，在古代陶片（年代在人類開(kāi)始馴養(yǎng)動(dòng)物之初）上發(fā)現(xiàn)了殘留的乳脂。與此同時(shí)，古基因組學(xué)研究顯示，這些早期畜牧者對(duì)乳糖并不耐受，直到5000-4000年前的青銅時(shí)代以后，對(duì)動(dòng)物奶的耐受性才開(kāi)始在歐洲變得普遍起來(lái)。
為找出讓歐洲人消化動(dòng)物奶的可能演化力量，Evershed和他在布里斯托大學(xué)的兩位同事——化學(xué)家Mélanie Roffet-Salque與流行病學(xué)家George Davey Smith，以及英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院的演化遺傳學(xué)家Mark Thomas帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)，整理了考古學(xué)和基因組數(shù)據(jù)。其后，藉由1700多個(gè)古代歐亞人的基因組，他們建模分析了各類因素，諸如奶類使用和人群規(guī)模等，如何解釋乳糖酶持續(xù)表達(dá)之崛起。
團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，乳糖耐受性突增與奶類消耗量增加幾乎不重合。這是通過(guò)來(lái)自歐洲各地550多個(gè)考古遺址、約13000塊陶片上殘留的乳脂作出的推斷?！斑^(guò)去所有關(guān)于乳糖酶持續(xù)表達(dá)的自然選擇優(yōu)勢(shì)的假說(shuō)，都與攝入奶類的程度掛鉤。”Thomas說(shuō)，因?yàn)樗鼈兗俣?，飲用?dòng)物奶而不難受，會(huì)帶來(lái)營(yíng)養(yǎng)上的好處。
另有解釋
既然這個(gè)觀點(diǎn)行不通，研究人員考察了現(xiàn)代歐洲人的乳糖耐受性與飲用牛奶的聯(lián)系。英國(guó)生物樣本庫(kù)儲(chǔ)存了50萬(wàn)英國(guó)人的健康和基因組數(shù)據(jù)，研究者從中發(fā)現(xiàn)，奶類消耗量與乳糖耐受性之間幾乎不存在相關(guān)——樣本庫(kù)中92%的乳糖不耐者喜歡鮮奶甚于其他替代品。而且，乳糖耐受性也沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的健康或生育能力上的益處（這可能會(huì)推動(dòng)自然選擇）。
Thomas認(rèn)為，這些結(jié)果表明，對(duì)大多數(shù)乳糖不耐者而言，如今喝牛奶的代價(jià)并不高，在古時(shí)候可能也一樣。“如果你身體健康，你會(huì)有點(diǎn)拉肚子、會(huì)腹痛、放很多屁。不太舒服，但死不了?！?/p>
但研究團(tuán)隊(duì)提出，很久以前那些因饑荒或感染而健康狀況欠佳的乳糖不耐者，他們喝動(dòng)物奶的后果要嚴(yán)重得多。腹瀉導(dǎo)致的體液流失，會(huì)促成由營(yíng)養(yǎng)不良和感染導(dǎo)致的死亡，尤其是在衛(wèi)生狀況糟糕的地方。團(tuán)隊(duì)的模型還發(fā)現(xiàn)，較之暴露于其它風(fēng)險(xiǎn)因素下的古代人群，乳糖酶持續(xù)表達(dá)更可能出現(xiàn)在受到動(dòng)物病原體和饑荒威脅的人群中。
團(tuán)隊(duì)還提出，在這樣的時(shí)期里，針對(duì)乳糖耐受性的自然選擇壓力陡增。相對(duì)那些擁有突然變有用的基因變異的人，乳糖不耐者死亡的可能性更高。
尚待研究
“他們是對(duì)的嗎？我不知道，這很難講?！盬ilkin說(shuō)。在艱難時(shí)世，即便人們沒(méi)有死于乳糖不耐受本身的作用，這也可能讓他們的生育能力弱于那些能消化動(dòng)物奶的人，那樣，乳糖酶持續(xù)表達(dá)這個(gè)性狀就會(huì)“開(kāi)枝散葉”。但是，她不確定這個(gè)說(shuō)法完全解釋了該性狀在早期務(wù)農(nóng)者和一些青銅時(shí)代的奶農(nóng)身上的缺失（或極為罕見(jiàn)），這些人群一定也曾暴露于饑荒與感染的風(fēng)險(xiǎn)之下。
美國(guó)哈佛大學(xué)的分子考古學(xué)家Christina Warinner認(rèn)為，最這項(xiàng)研究為過(guò)去十年來(lái)逐漸浮現(xiàn)的全景提供了證據(jù)和數(shù)字?！艾F(xiàn)在我們大概知道該從何處著手了?！逼渲械囊粋€(gè)重點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是來(lái)自中世紀(jì)和鐵器時(shí)代（3000-1000年前）的古代人類基因組及其它考古學(xué)數(shù)據(jù)，當(dāng)時(shí)歐洲人乳糖耐受的水平有了顯著的提高。
Wilkin希望，這項(xiàng)研究還能鼓勵(lì)研究者們重新評(píng)估歐洲以外地區(qū)乳糖酶持續(xù)表達(dá)的演化——例如發(fā)生過(guò)數(shù)次演化的非洲，以及中亞和中東地區(qū)。研究人員還需要更好地了解乳畜業(yè)與乳汁消費(fèi)如何廣布于蒙古草原這樣的地方，這些地方的乳糖耐受一直不普遍。“我真心希望，這類雄心勃勃的大規(guī)模研究可以促使人們開(kāi)始探究這些問(wèn)題?！彼f(shuō)。
參考文獻(xiàn)：
1. Evershed， R. P. et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-022-05010-7 (2022).
原文以How humans’ ability to digest milk evolved from famine and disease為標(biāo)題發(fā)表在2022年7月27日《自然》的新聞版塊上
本文來(lái)自微信公眾號(hào)：Nature Portfolio（ID：nature-portfolio），作者：Ewen Callaway
