霍夫斯格尔湖位于蒙古首都乌兰巴托以北， 几乎是你不用离开蒙古国就能到达的最北端。如果你等不及13小时的巴士车程，可以搭乘螺旋桨飞机前往木仁镇，然后沿着泥土路驱车三小时到达哈特加勒，这是一个坐落在湖泊南岸的微小村庄。周围绿色平原上点缀着的毡房，让人回想起——并不遥远的——大部分蒙古人以自给自足的牧民为生的日子。
2017年7月，古基因学家克里斯蒂娜·瓦林纳（Christina Warinner）前往那里，以了解该地区人口与牛奶之间复杂的联系。在哈特加勒，她找到了一个名为“牦牛的祝福”的合作社，附近的家庭将他们从牛、山羊、绵羊和牦牛那里获得的乳制品集中起来，为游客提供传家宝般的乳制品。
瓦林纳数小时地观察着“牦牛的祝福”社员们将液体转化为令人眼花缭乱的食物。在这些房屋内外，到处都是牛奶：从肿胀的乳房溅入木桶，在用牛粪燃料加热的炉火上的钢锅中炖煮，挂在类似肋骨的木梁上的皮袋里，在特制的蒸馏器中冒泡，在木格状内墙上结成斑驳的硬壳。妇女们甚至用乳清洗手。“与牧民打交道是一种五感体验，”瓦林纳说。“味道非常浓烈；气味也非常浓烈。这让我想起了我哺乳女儿的时候，一切都散发着牛奶的味道。”
她拜访的每个家庭都有半打或更多的乳制品在中央炉灶周围进行生产。前来出售商品的牧民们带来了桶装的airag（一种略带酒精的起泡饮料），这使得毡房热闹非凡。
由马奶制成的Airag，不要与aaruul（一种酸奶酪）混淆，后者是由凝结的牛奶制成，在阳光下干燥数周后会变得非常坚硬，你最好吮吸它或将其浸泡在茶中软化，而不是冒着牙齿受伤的风险去咀嚼它。更容易食用的是byaslag，一种压在木板之间的白色奶酪。烤制的凝乳称为eezgi，看起来有点像烤焦的爆米花；干燥后，它们可以在布袋中储存数月。被称为urum的奶油凝块——由富含脂肪的牦牛或羊奶制成——小心地包装在羊胃皮袋中，可以温暖腹部度过整个冬天，这时气温经常会降至零度以下。
瓦林纳个人的最爱？在将牛或牦牛奶制成名为shimin arkhi（一种酒精饮料）的过程中留下的“残渣”。“在蒸馏器的底部，你会得到一种油腻酸奶，非常美味，”她说。
然而，她前往哈特加勒的漫长旅程并非出于烹饪好奇。瓦林纳此行的目的是解决一个谜团：尽管她看到了如此多样的乳制品，但估计有95%的蒙古人，从基因上来说，是乳糖不耐受的。然而，在没有霜冻的夏月，她认为他们可能高达一半的热量来自乳制品。
科学家们曾认为，畜牧业和饮用牛奶的能力是相辅相成的。她在蒙古的发现促使瓦林纳提出了一个新的解释。她说，在她访问哈特加勒期间，答案就在她周围，即使她当时无法看到。
她坐在由羊毛、皮革和木材制成的房屋里，出神地看着，与她熟悉的美国和欧洲的塑料和钢制厨房形成了鲜明对比。蒙古人被微小的生物包围着：将牛奶发酵成各种食物的细菌，他们肠道中的微生物，以及毡房上沾满乳制品的毡毛。这些看不见的生物与彼此、与环境以及与我们身体的互动方式，创造了一个动态的生态系统。
这并非独一无二。每个人都生活在一个数十亿微生物组成的宇宙中，这些微生物存在于我们体内、体表以及周围。仅在我们的肠道中就有数磅微生物繁衍生息。研究人员将这个微小的世界命名为微生物组，并才刚刚开始了解它在我们健康中所扮演的角色。
然而，其中一些微生物群落比其他群落更加多样化：瓦林纳仍在对哈特加勒牧民的微生物组进行采样，但另一支团队已经收集了证据，表明蒙古人的细菌构成与世界上工业化程度更高的地区不同。绘制他们所属的生态系统的图谱，或许有一天能帮助解释为什么该地区人口能够食用如此多的乳制品，并为帮助全世界乳糖不耐受者提供线索。
瓦林纳认为，更深入地了解生活在每个蒙古包中的复杂微生物宇宙，也可能有助于我们理解一个远不止于帮助人们吃更多布里干酪的问题。随着世界各地的社区放弃传统生活方式，“文明病”，如痴呆症、糖尿病和食物不耐受，正在上升。
瓦林纳坚信，蒙古人对乳制品的喜爱是通过3000年甚至更长时间的细菌掌握才得以实现的。通过刮取数千年前死去的草原居民牙齿上的污垢，她已经能够证明牛奶在蒙古饮食中占有重要地位已有数千年。了解像他们这样的传统微生物组与工业化世界普遍存在的微生物组之间的差异，可能有助于解释伴随现代生活方式出现的疾病，并可能开启一种不同、更有益的饮食和健康方法。
如今，瓦林纳在位于德国耶拿的马克斯·普朗克人类历史科学研究所的古代DNA实验室进行侦探工作， 该实验室位于一座高层生物科学设施的二楼，俯瞰着中世纪城镇耶拿的历史中心。为防止任何杂散DNA污染样本，进入实验室需要进行半小时的流程，包括对外国物品进行消毒，并穿戴从头到脚的泰维克防护服、医用口罩和护目镜。在里面，博士后研究员和技术人员挥舞着钻头和凿子，从已故数千年的牙齿上收集牙菌斑碎片。在这里，瓦林纳的许多蒙古样本被分类、分析和存档。
她的实验室之路始于2010年，当时她是一名在瑞士的博士后研究员。瓦林纳正在寻找方法，在数百年历史的骨骼上发现传染病的证据。她从牙齿龋坏，即蛀牙开始——细菌侵蚀牙釉质的斑块。为了看得清楚，她花了很多时间清理牙菌斑：矿物质沉积物，科学家称之为“牙结石”，在缺乏现代牙科护理的情况下，它们会在牙齿上积聚成丑陋的棕色团块。
大约在同一时间，现任荷兰莱顿大学研究员的阿曼达·亨利（Amanda Henry）将从尼安德特人牙齿上刮下的牙结石放在显微镜下观察，并发现了被困在矿物层中的淀粉颗粒。这些结果提供了证据，表明该人群的饮食多种多样，包括植物和肉类。
听到这项工作，瓦林纳想知道，研究中世纪德国墓地的样本是否会产生类似的见解。但当她在显微镜下检查食物残渣时，大量的保存完好的细菌阻碍了她的研究。“它们literally在挡路，阻碍了你的视线，”她回忆道。样本中充满了微生物和人类基因，这些基因被坚硬的矿物质基质保存和保护。
瓦林纳发现了一种方法，可以观察到考古记录中的微小生物，并通过它们来研究饮食。“我意识到这是一个没有人想过的非常丰富的细菌DNA来源，”瓦林纳说。“它是一张时间胶囊，让我们能够获取有关个人生活的信息，而这些信息很难从其他地方获得。”
牙结石研究与对微生物组日益增长的兴趣不谋而合，这使得瓦林纳一跃成为马克斯·普朗克研究所令人垂涎的职位。（2019年，哈佛大学聘请她为人类学教授，她现在在美国马萨诸塞州剑桥和德国耶拿之间分配时间，并在两个大陆管理实验室。）她的TED演讲观看次数已超过200万。“我从未想过我的整个职业生涯会建立在人们花费大量时间和金钱试图摆脱的东西之上，”她打趣道。
瓦林纳得知，那些肮脏的牙垢不仅能保存DNA。2014年，她发表了一项研究，她和她的同事们研究了北欧格陵兰人的牙齿，试图了解维京人为何在定居那里仅几百年后就放弃了那里。她发现，在早期定居者的牙菌斑中悬浮着牛奶蛋白——而在五百年后埋葬的人群中几乎没有。“我们找到了追踪乳制品消费的标记，”瓦林纳说。
这一发现促使瓦林纳着手研究人类近期进化中最大的谜团之一：为什么是牛奶？世界上大多数人在成年后都缺乏消化乳制品的基因。其中一小部分人——包括大多数北欧人——拥有几种基因突变，使他们在童年之后能够分解牛奶中的关键糖分——乳糖。这种能力被称为乳糖耐受，得名于处理乳糖的蛋白质。
直到最近，遗传学家们还认为，畜牧业和饮用牛奶的能力是共同进化的，但这在研究人员寻找证据时并没有得到证实。来自欧洲各地的古代DNA样本表明，即使在今天乳糖耐受普遍存在的地区，它也直到公元前3000年才出现——远在人们驯化牛羊并开始消费乳制品之后。在基因突变之前的4000年里，欧洲人在乳糖不耐受的情况下仍然制作奶酪并食用乳制品。瓦林纳猜测，微生物可能一直在为他们完成乳制品消化工作。
为了证明这一点，她开始寻找情况类似的地方。蒙古是个合理的选择：有证据表明，那里的畜牧业和驯化可以追溯到5000年前或更早。但是，瓦林纳说，古代乳制品消费的直接证据一直缺失——直到古代牙结石让她能直接从死者口中获取。
从2016年开始，在她的耶拿实验室， 瓦林纳和她的团队刮取了数千年前埋在草原上、由考古学家于20世纪90年代发掘出的骨骼牙齿。像扁豆一样大的样本就足以揭示牛、山羊和羊奶的蛋白质。通过对同一遗骸进行古代DNA检测，瓦林纳可以更进一步，证明这些属于那些缺乏消化乳糖基因的人——就像现代蒙古人一样。
瓦林纳意识到，对今天牧民体内外微生物组的样本进行分析，可能提供一种理解这是如何实现的途径。尽管估计只有20个蒙古人中有一个拥有消化牛奶的基因突变，但世界上很少有地方像蒙古那样重视乳制品。他们将其融入节日庆典，并在任何大型旅行前献给神灵，以确保安全和成功。他们甚至用乳制品来比喻：“装满牛奶的木桶散发出的气味从未消散”大致相当于“旧习惯难改”。
在古代DNA实验室的走廊里，过去两个夏天团队收集的数千个微生物组样本堆满了高大的工业冰柜。这些样本被冷冻在零下40华氏度——比蒙古的冬天还要冷——包括从eezgi和byaslag到山羊粪便和牦牛奶头拭子的一切。数百个扑克牌大小的塑料袋，新妈妈们用它们来冷冻母乳，里面装着新鲜挤出的骆驼、牛、山羊、驯鹿、羊和牦牛奶。
瓦林纳最初的假设是，蒙古牧民——过去和现在——一直在利用能吃乳糖的微生物来分解他们多种多样的乳制品，使其易于消化。这通常被称为发酵，它是将麦芽转化为啤酒、葡萄转化为葡萄酒、面粉转化为有气泡的面包 sourdough 的细菌辅助过程。
发酵几乎是蒙古语中所有乳制品的组成部分。虽然西方奶酪也利用了这个过程，但帕玛森干酪、布里干酪和卡蒙贝尔奶酪的制造商都依赖真菌和凝乳酶——一种来自小牛胃的酶——来获得正确的质地和风味。而蒙古人则保留着称为“发酵剂”的微生物培养物，每次都留一点以接种下一批。
民族志证据表明，这些制备方法已经存在了非常、非常长的时间。在蒙古语中，它们被称为khöröngö，这个词源于财富或遗产的术语。它们是活着的传家宝，通常由母亲传给女儿。它们需要定期照料和喂养。“发酵剂的培养需要持续数周、数月、数年、几代人的关注，”马克斯·普朗克学院的蒙古语研究员、负责收集耶拿冰柜中大部分样本的瓦林纳团队成员伯恩·赖希哈特（Björn Reichhardt）说。“蒙古人对待乳制品就像对待婴儿一样。”就像对待孩子一样，它们成长的环境对它们有着深刻的影响。每个家庭的发酵剂的微生物构成似乎都略有不同。
2017年从哈特加勒返回后，瓦林纳发起了“传家宝微生物”项目，以识别和分类牧民们用于制造乳制品的细菌。这个名字反映了她的希望，即毡房里可能藏有工业实验室和公司发酵剂制造商所忽略的菌株或物种。也许，瓦林纳设想，会有新的菌株或某种微生物组合，蒙古人正在用它们以一种西方科学尚未发现的方式加工牛奶。
到目前为止，她发现了肠球菌（Enterococcus），一种常见于人类肠道、擅长消化乳糖但几十年前已被美国和欧洲乳制品淘汰的细菌。她们还发现了一些熟悉的细菌，如乳杆菌（Lactobacillus）的新菌株。但她们尚未鉴定出任何根本不同的物种或发酵剂——没有可以制成药丸的“超级细菌”。“看起来那里没有各种各样的超级细菌，”与瓦林纳一起从事乳制品研究的马克斯·普朗克人类学家马特乌斯·雷斯特（Matthäus Rest）说。
现实可能更令人担忧。与其说是以前未发现的微生物菌株，不如说它可能是一个复杂的有机体和实践网络——精心维护的发酵剂、沾满牛奶的毡房、个体牧民的肠道菌群、他们搅拌airag桶的方式——使得蒙古人能够热爱如此多的乳制品。
瓦林纳的项目现在有了新名字， “乳文化”（Dairy Cultures），反映出她日益认识到，蒙古的微生物工具箱可能并非仅限于少数特定的细菌。“科学通常非常还原，”她说。“人们倾向于只关注事物的某一个方面。但如果我们想了解畜牧业，我们不能只看动物，或微生物组，或产品。我们必须看整个系统。”
结果可能有助于解释另一种现象，这种现象影响着远离蒙古草原的人们。构成我们微生物组的数十亿细菌并非被动乘客。它们在我们健康中扮演着积极的——尽管我们知之甚少的——角色，帮助调节我们的免疫系统和消化食物。
在过去的两个世纪里，工业化、消毒和抗生素极大地改变了这些看不见的生态系统。在表面的各种风味——寿司、泰式炒河粉和披萨等主食——之下，食物变得越来越相似。大规模乳品厂甚至使用实验室培养的发酵剂来发酵酸奶和奶酪等产品，这是一个价值12亿美元的行业，由少数工业生产商主导。食用商品化食品的人群，其肠道微生物物种比仍食用“传统”饮食的偏远群体要少约30%。2015年，瓦林纳参与的一个团队在亚马逊丛林中以狩猎采集为生的居民的消化道中发现了细菌，而这些细菌在食用典型西方饮食的人群中几乎已经消失了。
“人们觉得他们吃的饮食比他们的父母更具多样性和全球性，这可能是真的，”雷斯特说。“但当你从微生物层面来看待这些食物时，它们越来越空虚。”
2019年10月《科学》杂志上的一篇评论文章收集了世界各地实验室的数据，这些实验室开始探讨这种日益减少的多样性是否会使我们生病。痴呆症、糖尿病、心脏病、中风和某些癌症有时被称为文明病。它们都与城市生活方式和饮食、加工食品和抗生素的普及有关。与此同时，食物不耐受和肠道疾病，如克罗恩病和肠易激综合征，正在上升。
比较蒙古牧民的微生物组与世界上其他地区食用工业化饮食的人群的样本，可以转化为有价值的见解，了解我们失去了什么——以及如何找回它。识别丢失的物种可以改进人类微生物组疗法，并为益生菌增加急需的科学依据。
这个探索可能没有多少时间了。在过去的50年里，成千上万的蒙古牧民已经放弃了草原、他们的牲畜和他们的传统生活方式，涌向乌兰巴托。该国约有50%的人口，估计有150万人，现在拥挤在首都。
2020年夏天，瓦林纳的团队将返回哈特加勒和其他农村地区，收集牧民的口腔拭子和粪便样本，这是对传统蒙古微生物组进行分类的最后阶段。她最近决定，她还将对乌兰巴托的居民进行采样，看看城市生活方式是如何改变他们的细菌平衡的，因为他们采纳了新的食物、新的生活方式，以及很可能全新简化的微生物群落。
瓦林纳相信，一些重要但看不见的东西正在消失。在一个秋天的早晨，她坐在哈佛大学考古学和民族学皮博迪博物馆阳光明媚的办公室里。她大部分行李还没有从最近的跨大西洋搬家活动中拆开，她正在沉思一场逐个毡房蔓延的灭绝事件。
这是一个在规模上截然不同，但在尺度上却与世界各地的野生动物保护者面临的困境相似的难题。“你如何恢复整个生态系统？”她想知道。“我不确定你是否能做到。我们正在尽力记录、分类和记录尽可能多的信息，并同时尝试弄清楚。”
换句话说，仅仅保护蒙古的微生物是不够的。我们还需要几个世纪以来支撑它们的传统知识和日常实践。楼下，陈列柜里摆放着其他民族的文物——从曾经生活在哈佛所在地上的马萨诸塞部落，到曾经统治中美洲和南美洲广大地区的阿兹特克和印加文明——他们的传统以及他们孕育的微生物网络都已永远消失。“乳制品系统是活的，”瓦林纳说。“它们已经活了，并且持续耕耘了5000年。你必须每天去养育它们。系统在开始崩溃之前能承受多大的变化？”
这个故事刊载于《大众科学》2020年春季号，起源专辑。
