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世界上的大多数人在童年之后就失去了消化乳糖的能力

3000多年前,成群的马、羊、牛或牦牛漫步在蒙古大草原上。它们的人类看护者以这些牲畜为食,并且将其与自己埋葬在一起以示纪念。如今,一项对古代牙齿沉积物进行的尖端分析表明,早期蒙古人也会挤奶。这似乎并不奇怪。但对相同古老个体进行的脱氧核糖核酸(DNA)分析显示,这些人成年后缺乏消化乳糖的能力,后者是牛奶中的一种关键糖分。

这些发现提出了一个难题,挑战了一个经常被人提起的关于乳糖耐受性是如何进化而来的故事。德国耶拿市马克斯·普朗克学会人类历史科学研究所(MPI-SHH)的Christina Warinner说,从其他研究来看,“我们现在知道乳制品业在乳糖酶出现的4000年前就已经存在了,而蒙古向我们展示了这一点”。

并未参与该项研究的丹麦哥本哈根大学古生物学家Matthew Collins说:“我们以为自己什么都懂,但后来得到了更多的数据,却发现自己是多么的天真。”

世界上的大多数人在童年之后就失去了消化乳糖的能力。但是在游牧民族中,故事发生了变化——文化和DNA携手改变了。

能够让人们在成年后一样消化牛奶的基因突变—— 一种被称为乳糖酶持续性的能力——给它们的携带者带来了优势,使其能够获得丰富的、全年的脂肪和蛋白质来源。乳制品业在适应环境的同时也在蔓延,这就解释了为什么它在欧洲、东非、北非以及中东的牧民中是如此的普遍。

然而对世界各地文化习俗的进一步观察对这一观点提出了挑战。例如,在现代的蒙古,传统牧民1/3以上的热量来自于乳制品。他们为7种哺乳动物挤奶,生产各种奶酪、酸奶和其他发酵乳制品,包括用马奶制成的酒精。Warinner说:“只要是你能挤的奶,蒙古人都能挤。”然而95%的蒙古人都患有乳糖不耐症。

Warinner于是想要知道奶制品是最近才在蒙古发展起来的,还是早期蒙古人有乳糖耐受性,之后在人口流动中丧失了这种能力。这一地区的古人可能从颜那亚牧民(大约有1/3的人是有乳糖耐受性的)身上继承了这种突变。大约5000年前,颜那亚牧民从欧亚大陆中部的大草原向东和向西迁徙。

为了找到答案,Warinner和她的团队分析了来自蒙古北部6个地点的人类遗骸,这些遗骸属于鹿石文化,该文化存在于公元前1300年至公元前900年之间,它修建了用立石为标记的土冢。因为这些游牧民族很少建造永久性的建筑,而且持续的风会刮走土壤以及诸如陶罐碎片和垃圾之类的遗迹,所以关于其饮食的考古学证据很少。因此,MPI-SHH的研究人员Shevan Wilkin从9个牧民骨骼中提取了牙结石——一种存在于牙齿上的硬斑块,并对其进行了关键蛋白质测试。

Warinner说:“牙结石上的蛋白质组学是少有的几种不需要垃圾箱或炉灶就能够得到食物信息的方法之一。”

牙结石从绵羊、山羊和牛(如牦牛或牛)中得到奶蛋白。然而,对这些牧民的牙齿和腿骨DNA进行的分析显示,他们对乳糖不耐受。研究小组本周在美国《国家科学院院刊》发表的一篇论文中称,这些牧民只携带了颜那亚人的DNA痕迹。Collins说:“他们利用这些动物来生产乳制品,尽管其并不具有乳糖酶持续性。”

乳制品和DNA之间的脱节并不仅限于蒙古。这篇论文的合著者Jessica Hendy最近在土耳其Catalhoyuk的陶罐中发现了牛奶中的蛋白质。Catalhoyuk有9000年的历史,比乳糖酶存在的时间早了4000年。“似乎到处都是牛奶蛋白,而我们期待看到的奇妙的文明进化并没有发生。”Collins说。

现代蒙古人通过用细菌消化乳糖来最终消化这些乳制品——他们把牛奶变成酸奶和奶酪,同时还有一系列在西方饮食中不存在的乳制品。古代的牧民可能也采取了类似的策略。

“控制和操作微生物是整个转变的核心。”Warinner说,“对体内和体外的微生物有严格的控制,这使得他们具有了一种奶制品的文化。”

曾经认为乳糖酶的持久性和乳制品业紧密相连的遗传学家现在又重新开始研究为什么在一些以奶为生的人群中,乳糖酶的适应性是普遍存在的,而在另一些群体中,乳糖酶的适应性是完全不存在的。“既然已经有了文化解决方案,为什么还会有自然选择的信号呢?”并未参与该项研究的德国美因茨市约翰内斯·古腾堡大学遗传学家Joachim Burger问道。

这项令人惊讶的研究结果给了Warinner下一个目标——了解蒙古人和其他传统的乳制品文化是如何利用微生物来消化牛奶,并使乳糖耐受性变得无关紧要的,同时还要找出数百种细菌中的哪一种会造成这样的差异。

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