先有奶还是先有酶？乳糖耐受性是基因演化的结果吗？

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作者：kope

导读：婴儿时期，所有人都会产生乳糖酶，乳糖酶将乳糖分解成更容易吸收的葡萄糖和半乳糖，但许多人在断奶后乳糖酶水平会变低，这意味着他们无法正常消化牛奶。乳糖耐受性（断奶后分解乳糖的能力）的传播被认为是人类自然选择的最好例子之一。全球三分之一的人口在短短几千年的时间里获得了这一能力。

消化牛奶的能力为何变得如此普遍？欧洲奶牛养殖业的曙光发生在几千年前，当时大多数人已经进化出成年后喝牛奶而不会生病的能力。这种能力，称为乳糖酶耐受性，来自一种分解乳糖的酶，通常在幼儿断奶后关闭。相关研究7月27日发表在《Nature》杂志上，研究发现，分解乳糖的能力可能是在急性危机期间获得的，而不是随着时间的推移逐渐获得。

https://www.nature.com/articles/s41586-022-05010-7

自然选择？

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消化牛奶的能力在世界各地的古代人群中独立进化，研究人员已经将这种性状映射到基因变异体上，这些变异体指示细胞产生高水平的乳糖酶。大多数欧洲血统的人携带的变异是人类基因组自然选择的最有力的例子之一。许多人认为，只有在古代人民开始定期食用乳制品之后，这种变异才被证明是有益的。

为了确定欧洲人消化牛奶能力背后的可能力量，由Evershed和两名布里斯托尔同事，化学家Mélanie Roffet-Salque和流行病学家George Davey Smith领导的一个团队，以及伦敦大学学院的进化遗传学家Mark Thomas，整理了考古和基因组数据。然后，他们模拟了各种因素，如乳制品的使用和人口规模，如何利用1700多名古代欧亚人的基因组来解释乳糖酶持久性的兴起。

研究小组发现，乳糖耐受性的飞跃与牛奶消费增加之间几乎没有重叠，这是通过来自欧洲550多个考古遗址的约13000个大麻罐的乳脂残留物的存在推断出来的。“以前关于乳糖酶耐受性的自然选择优势的所有假设都将自己与牛奶使用的程度挂钩，”托马斯说，因为能够不生病地食用牛奶的假定营养益处。

饥荒或感染

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研究人员研究了乳糖耐受性与现代欧洲人喝牛奶的关系。在英国生物银行（UK Biobank）中，来自英国50万人的健康和基因组数据存储库，他们发现牛奶消费与乳糖耐受性之间几乎没有相关性，92%的乳糖不耐症参与者更喜欢新鲜牛奶而不是替代品。乳糖耐受性没有显示出明显的健康或生育益处，这可能会推动自然选择。

这表明，对于大多数乳糖不耐症的人来说，今天喝牛奶的成本并不高，托马斯说 ：“如果你很健康，你会有点腹泻，你会抽筋，你放很多屁。这很不愉快，但你不会死。”

但研究人员提出，很久以前，乳糖不耐症患者喝牛奶的后果对于那些由于饥荒或感染而健康状况不佳的人来说会严重得多。腹泻造成的体液流失导致营养不良和感染死亡，特别是在卫生条件差的地方。研究人员的模型发现，乳糖酶耐受性在暴露于动物病原体和饥荒的古代人群中比在暴露于其他因素的人群中更容易发生。

研究小组提出，乳糖酶耐受性的自然选择在这样的时期得到了加强，当时乳糖不耐症个体比缺乏突然有益的基因变异的人更容易死亡。

挑战基因演化

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研究结果表明，乳糖耐受的基因直到公元前1000年左右才在人群中变得比较常见，但实际上现有化石等研究显示最早检测到乳糖耐受的基因是在公元前4700-4600年的古人类身上，因此，乳糖耐受的基因从首次出现到真正在人群中广泛存在之间至少历经了近4000年。

与牛奶摄入相关的负面症状只发生在一些乳糖不耐受的人身上，可能是由于结肠中细菌的变异。研究人员说，一些出现副作用的人可能将乳糖不耐受与牛奶过敏混淆。

该研究的结果挑战了关于乳糖耐受基因演化的主流观点，表明分解乳糖的能力可能是在急性危机期间获得的，而不是随着时间的推移逐渐获得。并为其他可能假说的进一步研究提供了新的思路。

参考资料：

https://www.nature.com/articles/s41586-022-05010-7

https://www.nature.com/articles/nature07180#article-info

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。

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