 你還記得《生活大爆炸》中那個矮個子,、書呆子的男人倫納德（Leonard）嗎,？他不能喝牛奶，甚至吃奶酪或冰淇淋肚子都會漲成一個氣球,，然后出現(xiàn)排氣增多,、惡心、腹痛和腹瀉,。這種現(xiàn)象是因為倫納德體內(nèi)缺乏乳糖分解酶,，無法消化牛奶中的乳糖，導(dǎo)致乳糖不耐受癥（Lactase persistence,，LP）,。LP具有明顯的地理分布，有超過90%的亞洲人患有LP,，根本原因在于“基因-文化協(xié)同進(jìn)化”,。你了解自己的種族基因嗎？牛奶雖含有多種營養(yǎng),，但你的身體不一定能夠吸收,，反而為腸胃帶來負(fù)擔(dān)！
聯(lián)合國糧農(nóng)組織：90%-100%乳糖是牛奶中的主要碳水化合物,。完全依賴母乳獲取營養(yǎng)的嬰幼兒期哺乳動物可正常合成乳糖酶，很容易消化乳糖,。乳糖酶將乳糖分解成葡萄糖和半乳糖,，然后被人體吸收并轉(zhuǎn)化為能量。然而,，隨著年齡的增長,，乳糖酶的合成下降。一些成年人可繼續(xù)產(chǎn)生乳糖酶,，并可消化乳糖,，這種消化牛奶的能力稱為乳糖酶持久性。相反，LP是指人體缺乏乳糖酶無法消化牛奶中的乳糖,。食用乳制品會導(dǎo)致這些人腹脹,、脹氣和腹瀉。聯(lián)合國糧農(nóng)組織的研究發(fā)現(xiàn)LP患者的比例因地區(qū)而異：歐美和大洋洲國家約有20%左右的人口患有LP,；非洲有70-90%的人口患有LP,；中亞地區(qū),，這一比例高達(dá)80%,；東亞地區(qū)更是高得離譜，達(dá)到90-100%,。同一國家內(nèi)的患病比例也可能不同,。在印度，LP在北部的比例為63%,，南部為23%,。基本上,，喝了一大杯牛奶后,，南印度人比北印度人更容易出現(xiàn)腸胃問題（圖1）[1]。
在某些情況下,，某些LP人群可以食用乳制品而不會產(chǎn)生任何不良影響,。生活在埃塞俄比亞的LP索馬里人每天可以喝500 ml牛奶而不會感到任何不適。這種個體間乳糖酶持久性的差異可能是由于腸道菌群的差異,；一些嚴(yán)重LP的族群在飲食中仍然有一些牛奶,，這些群體包括蒙古人、非洲的赫雷羅人,、努爾人和丁卡人部落以及印度教徒,。他們以奶酪和酸奶等發(fā)酵產(chǎn)品的形式消費(fèi)“牛奶”，這些產(chǎn)品的乳糖含量低于傳統(tǒng)牛奶,。結(jié)合世界溫度地圖,，研究人員發(fā)現(xiàn)LP表現(xiàn)出明顯的地理性分布，會隨著緯度和溫度的升高而降低（圖2）,。高緯度地區(qū)的寒冷條件使牛奶可以更長時間地保持新鮮,，而溫暖的氣候和致命的疾病對牛的飼養(yǎng)產(chǎn)生負(fù)面影響，從而影響了牛奶的供應(yīng),。因此,，生活在亞洲、非洲,、中東和南美洲的人們在嬰兒期后沒有延續(xù)消化乳糖的能力,，因為他們沒有喝那么多牛奶；另一方面,，像歐洲一樣,，祖先來自北方牧牛部落的人更容易消化牛奶,。歐洲的天氣條件有利于飼養(yǎng)牛群和安全儲存牛奶。
圖2 世界溫度地圖（圖源：wikimedia commons）高緯度地區(qū)人們長期喝牛奶傳遞了成年人長期產(chǎn)生乳糖酶的突變,。然而,，大多數(shù)亞洲人祖先生活在不利于奶牛養(yǎng)殖的環(huán)境下，因此成年后不需要乳糖酶來消化乳糖,，最終,，沒有發(fā)展出乳糖酶持久性的突變。此外,，研究人員提出“鈣同化假說”,。鈣對骨骼健康至關(guān)重要，人體對鈣的吸收取決于維生素D的存在,，我們可以從太陽射線中通過光化學(xué)方法在皮膚中產(chǎn)生維生素D,。然而，在高緯度地區(qū),，太陽射線不足,，生活在北歐的人們一年中的大部分時間都無法合成維生素D。牛奶中含有少量的維生素D和大量的鈣,，彌補(bǔ)了日照不足地區(qū)的劣勢,，生活在高緯度地區(qū)的人們更經(jīng)常食用牛奶。2022年7月27日,，英國布里斯托大學(xué)研究團(tuán)隊在Nature發(fā)表題為“Dairying, diseases and the evolution of lactase persistence in Europe”的研究成果（圖3）[2],。研究表明LP基因僅與牛奶消費(fèi)量微弱相關(guān)，并且與改善健康沒有關(guān)聯(lián),；歐洲較低的LP可能由歷史上發(fā)生饑荒和傳染病時,，患有LP無法食用牛奶補(bǔ)充能量反而導(dǎo)致胃腸疾病人群的低生存率驅(qū)動。
在歐洲和非洲,、中東和南亞人群中,，乳糖酶持久性是過去一萬年來進(jìn)化出的最強(qiáng)選擇的單基因性狀。雖然LP的進(jìn)化和牛奶的使用量必須聯(lián)系起來,，但關(guān)于它們的時空結(jié)構(gòu)和特定的相互作用仍然存在相當(dāng)大的不確定性,。此項研究使用來自550多個考古遺址的約7000種陶器脂肪殘留物，推演過去9000年歐洲牛奶使用的詳細(xì)分布,；使用英國生物銀行50萬名當(dāng)代歐洲人的數(shù)據(jù),，分析LP基因與牛奶消費(fèi)量和健康改善的關(guān)系。1,、 從新石器時代開始,，歐洲牛奶的使用很普遍，但在空間和時間上的強(qiáng)度各不相同從公元前7000年到公元1500年歐洲大陸的牛奶使用頻率表明：牛奶的使用在歐洲史前所有時期都非常普遍，食品生產(chǎn)的區(qū)域特定不穩(wěn)定性和飲食偏好存在文化變化（圖4-5）,。
圖4 陶片中考古乳脂殘留物的地理和時間分布（圖源：[2]）
圖5 史前歐洲牛奶使用的區(qū)域差異（圖源：[2]）2,、 隨著史前牛奶使用水平的變化，LP等位基因頻率的概率沒有比新石器時代增加研究人員通過對potsherd脂質(zhì)殘留和古老的LP等位基因數(shù)據(jù)的分析表明,，牛奶的使用強(qiáng)度并沒有推動對LP基因的選擇,。3、 LP基因型與牛奶消費(fèi)量微弱相關(guān),，并且與改善健康沒有一致關(guān)聯(lián)LP等位基因與全因死亡率,、母親死亡年齡和父親死亡年齡的關(guān)聯(lián)均接近零。這些結(jié)果表明,，當(dāng)代人群中的LP成年人食用牛奶時,，牛奶幾乎對健康無不利影響,；另一個可能的選擇驅(qū)動因素是LP等位基因?qū)ι芰Φ挠绊?，但研究發(fā)現(xiàn)LP等位基因的存在對活產(chǎn)數(shù)或生育子女?dāng)?shù)沒有影響；此外,，LP對與牛奶相關(guān)的較高維生素D濃度和骨礦物質(zhì)密度關(guān)聯(lián)估計值接近于零,。4、 歐洲歷史發(fā)生饑荒或傳染病時,，LP患者會放大病原體感染和饑荒帶來的死亡在整個歐洲新石器時代,，牛奶消費(fèi)量并沒有從最初的低水平逐漸增長。在牛奶開始使用時,，歐洲人幾乎完全是LP,，后來才逐漸演化出可耐受乳糖人群。歐洲史前牛奶使用的規(guī)模不能解釋LP等位基因頻率軌跡,，也無法解釋基因選擇強(qiáng)度,。此外，人群LP狀態(tài)對現(xiàn)代牛奶消費(fèi)幾乎沒有影響,。LP是由饑荒或病原體感染與牛奶消耗的其他良性后果之間的協(xié)同作用驅(qū)動的,。通俗而言，在歐洲遭遇饑荒或疾病時,，LP人群無法從牛奶中得到能量和營養(yǎng),，反而會因體液流失（腹瀉）導(dǎo)致營養(yǎng)不良和炎癥感染（胃腸道疾病）,。如此一來,，乳糖酶耐受性的自然選擇在這些時期被加速，乳糖不耐受的人比具有乳糖耐受性基因變異的人更有可能死亡,。倫敦大學(xué)學(xué)院的進(jìn)化遺傳學(xué)家Mark Thomas表示：“對于現(xiàn)代社會的LP人群來說,，喝牛奶并不會帶來很大健康影響。如果LP人群的身體健康，那么喝牛奶也就會帶來腹瀉,、抽筋,、放屁很多，這種不愉快的體驗,。但是,，喝牛奶對歷史上歐洲LP人群的影響要嚴(yán)重得多，甚至要付出死亡的代價,?！?/span>瑞士蘇黎世大學(xué)的分子考古學(xué)家Shevan Wilkin表示：“我不知道這項研究的結(jié)論對不對。歐洲LP人群即使在歷史困難時期沒有死于乳糖不耐癥,，也可能比能消化牛奶的人具有更弱的生育能力,，從而逐漸淘汰乳糖不耐癥基因。但我不確定這是否完全解釋了為什么這種特征在早期農(nóng)業(yè)和一些青銅時代的群體中不存在或非常罕見,，因為這些時期的人也曾遭受過饑荒和疾病,。”相比有喝牛奶傳統(tǒng),，且祖先付出過自然選擇代價的歐洲人,，作為東亞人種的中國人，90%以上或缺乏消化牛奶的相關(guān)基因,。排版|喬維鈞
[1]Paige, D. M., & Bayless, T. M. (1981). Lactose digestion; clinical and nutritional implications.[2]Evershed RP, Davey Smith G, Roffet-Salque M, et al. Dairying, diseases and the evolution of lactase persistence in Europe. Nature. 2022 Jul 27. doi: 10.1038/s41586-022-05010-7. Epub ahead of print. PMID: 35896751.
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