古代饮奶者对乳糖不耐受安之若素——直到饥荒来袭

如果你无法消化乳糖,它会在你的结肠中结块。
A clay pot filled with milk, with a spoon of milk over it.
古老陶器上留下的牛奶脂肪痕迹表明,人们饮用牛奶的时间远早于他们能够消化乳糖。

在最后一个冰河时代结束时,即 11700 年前,只有婴儿能够消化乳糖,这是牛奶中的关键糖分之一。能够将这种能力延续到成年,是我们进化中的一个新发展。这在欧洲、南亚、中东和西非血统的人群中尤为普遍,而且进化的速度如此之快,以至于它成为了人类适应农业的教科书式案例。

但根据本周发表在《自然》(Nature)杂志上的新研究,欧洲古代人类在无法消化乳糖的情况下仍然饮用牛奶。直到饥荒和疾病将乳糖变成一种负担时,成年人才保留了乳糖酶,即分解这种糖的关键酶。

“我们证明了普遍的看法是错误的,”该研究的合著者、布里斯托大学的考古和古化学家理查德·埃弗谢德(Richard Evershed)说。教科书上的说法是,少数幸运的饮奶者从这种饮料中获得了一些优势——也许是让他们生长得更快,或者在黑暗的北方纬度地区提供了额外的维生素 D——这导致了乳糖酶加工基因的扩散。

欧洲人获得乳糖耐受性的速度之快,意味着没有这种能力的人一定处于极大的劣势。“直截了当地说,你必须杀死别人才能获得(这种)选择,”埃弗谢德说。

饮用牛奶的新故事是通过三条证据线索展开的。第一条证据是一张来自葡萄牙、土耳其到芬兰的近 13000 块古代陶器碎片的地图。尽管陶器中的内容物早已干涸,但动物脂肪会留下独特的残留物——这使得研究人员在 9000 年后能够判断出它们是否曾盛过牛奶。

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这些古代的痕迹表明,饮用牛奶的历史几乎与农业一样悠久,并且在公元前 6500 年就已传入欧洲,比成年人出现乳糖酶耐受性早了 3000 年。

那么,那些无法消化乳糖的农民是如何开始饮用牛奶的呢?布里斯托大学的流行病学家、另一位作者乔治·戴维·史密斯(George Davey Smith)说,事实证明,乳糖不耐受的健康影响往往被夸大了。腹胀、胀气和其他所谓的乳糖不耐受的症状比人们想象的要少见。而且,虽然未消化的乳糖会导致腹泻,但咖啡、李子和其他许多令人愉悦的食物也会导致腹泻。

利用拥有 50 万人的基因数据库 UK Biobank,研究人员发现,90% 以上无法消化乳糖的人仍然饮用牛奶。事实证明,乳糖耐受性并不是决定你能否消化牛奶的决定性因素。“我的一个合著者在参与该项目时才做了乳糖测试,”埃弗谢德说。“她发现自己乳糖不耐受,但她一直在喝牛奶。她一点感觉都没有。”有些人天生不产生乳糖酶,但可以通过适应的肠道菌群来消化它。另一些人会产生消化糖的酶,但对牛奶的另一部分过敏。

“很明显,人们无论有没有乳糖酶都能愉快地喝牛奶,”戴维·史密斯说。

但如果牛奶如此容易被接受,这就留下了一个新的谜团:既然不需要,为什么古代欧洲人会如此迅速地发展出乳糖耐受性呢?

关键在于理解在情况变糟时会发生什么。对于无法消化乳糖的人来说,多余的乳糖会在结肠中形成一个小团块。“未消化的乳糖会把水分吸出来,”戴维·史密斯说,有时会导致腹泻。这并不总是问题——但当一个人营养不良或患有肠道疾病时,乳糖引起的腹泻会让他们病情加重。

在群体层面,在疾病爆发或饥荒期间,牛奶可能从热量来源变成一种毒药。而且,根据古代欧洲骨骼基因的研究,正是抵抗这种中毒的能力推动了乳糖耐受性在整个大陆的普及。

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通过将古代盛奶容器的地图、古代基因中酶的存在以及古代骨骼的频率进行比对,研究人员发现,饮用牛奶的人并没有面临消化乳糖的进化压力。“这动摇了几乎所有关于自然选择为何存在的理论,”伦敦大学学院人类进化专家、该研究的合著者马克·托马斯(Mark Thomas)说。“饮用牛奶并不能解释任何事情。”

相反,乳糖酶耐受性激增的最好解释是人口骤减期间的进化压力。“这些人口下降几乎肯定表明是饥荒,”托马斯说。饥荒会产生双重影响。当食物稀缺时,古代农民会首先吃掉他们制作的低乳糖酸奶和奶酪。一旦农作物歉收,“他们只剩下新鲜牛奶,”托马斯说。将高乳糖食物与严重的营养不良结合起来,腹泻就不再是令人不适——而是致命的。

人口密度,通过骨骼遗骸的分布来衡量,也解释了部分促使乳糖酶耐受性产生的压力。研究人员认为,这种情况发生在儿童身上——他们还小,但已经过了产生乳糖酶的年龄——他们越来越多地面临乳糖腹泻的威胁以及在近距离环境中滋生的肠道传染病。这些因素的结合在很大程度上解释了到铁器时代初期(约 3000 年前),乳糖酶耐受性为何变得如此普遍。

这个时间表也与一个理论相悖,即大约 10000 年前农业的采用使人类更不健康、营养不良,戴维·史密斯说。“这与时间顺序不符……农业是人类犯过的最糟糕的错误——我本以为我们会发现这一点。结果是 5000 年后。”

 

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Philip Kiefer

特约撰稿人

Philip Kiefer是《Popular Science》的特约撰稿人。他于2021年开始作为自由撰稿人加入科学部门,同年晚些时候正式成为团队一员。他曾报道过COVID变种的演变、食腐蜜蜂以及史前藻类爆发。


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