今日《自然》：我们能开心地喝牛奶，竟离不开几千年前的灾难

▎药明康德内容团队编辑

当你早餐喝下一杯牛奶，正准备开启一天的工作，没一会儿你却开始感觉肚子在咕咕叫。胀气不说，严重时还会出现腹泻。这很可能是因为乳糖不耐受找上门了。

乳糖不耐受这个词，相信不少读者并不陌生。牛奶中含有大量乳糖，如果这些乳糖没有被及时分解，就会在结肠中堆积，而这里的肠道细菌通过发酵分解产生气体、导致腹泻。要在此之前分解乳糖，离不开在小肠中产生的乳糖酶。

其实，我们并不是天生就乳糖不耐受的。出生伊始，绝大多数人都能生产乳糖酶，因此婴儿几乎不会受此困扰。但从断奶开始，情况就开始变了。从断奶期到青春期之间，大多数人的乳糖酶产量明显下降，结果就是全球三分之二的成年人有着不同程度的乳糖不耐受。

图片来源：123RF

不过，这个比例存在巨大的地域差异。由于演化出了乳糖耐受的基因突变，欧洲人很少受到乳糖不耐受的困扰。相比之下，包括东亚人在内的其他人群，拥有这一突变的几率则小得多。

问题是，这种能让我们顺利喝牛奶的突变是如何出现的？一个合情合理的猜想是，乳糖耐受的出现与数千年前欧洲居民喝牛奶的行为密切相关。这个猜想也是当前的主流观点。

然而，在一篇最新的《自然》论文中，一支由超过100名科学家组成的国际研究团队向这个观点发起了挑战。最新研究指出，乳糖耐受与牛奶的摄入毫无关联，真正导致这一突变普及的是饥荒与流行病。

要揭示两者可能的内在联系，研究团队需要分别重建喝牛奶以及乳糖耐受突变演化的历史。

对于欧洲居民喝牛奶的历史，研究团队从一个意想不到的地方获取了研究材料。他们利用了从500多处考古遗址的陶器上，收集的近7000份动物脂质残余样本。从这个庞大的数据库中，研究团队可以追溯在不同的时间点，欧洲人喝牛奶的情况。

结果显示，最早在近9000年前，喝牛奶的行为就开始在欧洲流行了。有趣的是，在此之后，喝牛奶的行为并不是持续增加与扩张的，而是在不同地区与时间段会出现明显的波动。

▲研究团队绘制了欧洲人的牛奶摄入时空地图（图片来源：参考资料[1]）

那么，乳糖耐受突变的发展史能解释这样的趋势吗？答案是完全不能。研究团队通过分析已有研究的数据，建立了乳糖耐受演化的计算机模型。在公元前4700-4600年，乳糖耐受的突变已经出现；但直到大约3000年前，这种突变才开始盛行。在这个模型中，乳糖耐受与喝牛奶之间没有建立起相关性。

“通过某种自然选择作用，乳糖耐受的基因突变以非常高的频率出现。问题是，如此强烈的自然选择效应很难予以解释。“论文共同通讯作者，伦敦大学学院的Mark Thomas教授表示。

接下来，研究团队在现代人群中的发现也印证了上面的结论。利用英国Biobank的数据库，他们发现乳糖耐受与否，几乎不会影响今天人们的牛奶消耗。毕竟，即使有乳糖不耐受，喝牛奶也不会真正造成长期的不良影响——在这项研究中，人们的死亡率与生育情况都不受影响。

当曾经的猜想落空，研究人员结合历史与现代的案例，提出了一个全新的猜测：乳糖耐受的大量出现，可能与更加生命攸关的事件相关，那就是饥荒与疾病。

“如果有乳糖不耐受，当你在健康状态下喝下很多牛奶时，你可能会感到不适，但显然不会因此而丧命。但如果你本身就严重营养不良，这时（再喝牛奶）就有可能面临生命威胁了。当这些史前居民的庄稼歉收，饥饿的他们更可能在还不能分解乳糖的情况下，去饮用高乳糖的牛奶。” 论文共同通讯作者，布里斯托大学的George Davey Smith教授解释道。

▲乳糖耐受突变在欧洲的演化历程（图片来源：参考资料[1]）

因此研究团队猜想，乳糖耐受的演化可能与饥荒或者流行病有关。在这些情况下，人们的身体状况已经很差。这时，乳糖耐受与否，就成了重要的自然选择因素——乳糖不耐受人群因喝牛奶而腹泻，就会造成原本不佳的身体状况雪上加霜，因此他们更可能在自然选择中出局。而那些乳糖耐受突变的拥有者，则在这个过程中占据了上风。

为了验证这个猜想，研究团队将饥荒与传染病事件的指标纳入模型。果然，模拟结果支持了他们的猜测，在这两种情况下乳糖耐受成为优势基因，驱使了乳糖耐受自然选择的发生。

“看上去，这些在今天影响人类死亡率的因素，也在历史上驱动了乳糖耐受基因的演化。”论文作者总结道。某种意义上说，或许正是前人遭遇的艰难处境，在无意间帮助今天的人们更好地生存。

参考资料：

[1] R Evershed et al., (2022) Dairying, diseases and the evolution of lactase persistence in Europe. Nature DOI: 10.1038/s41586-022-05010-7

[2] Famine and disease drove the evolution of lactose tolerance in Europe. Retrieved July 27th, 2022 from https://www.eurekalert.org/news-releases/959769

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