你喜欢“干饭”吗?干白大米饭,或是面条、年糕、汤圆、饺子……当你干这些以淀粉为主要成分的食物时,第一步,是把它们放进嘴里,第二步,你唾液中的酶会开始分解淀粉。
这种酶被称为唾液淀粉酶,即AMY1。在漫长进化旅程中,在人类适应不断变化的食物来源的过程中,它出现、增加、延续,发挥至关重要的作用。如今大多数现代人都携带多个AMY1基因的拷贝,一部分人拥有的拷贝数更可谓阔绰。
最近两项新研究表明,我们的祖先似乎从两波饮食浪潮中获得了更多唾液淀粉酶基因:第一次浪潮是在几十万年前,可能源自人类开始用火烹制食物;第二次则发生于12000年前的农业革命以后。
AMY1基因越多,吸收能量越多?
其中一项新研究发表于《科学》杂志,由美国布法罗大学遗传学家奥默·格库门(Omer Gokcumen)领衔的团队完成。格库门表示,随着古代社会发展出不同饮食习惯,古人也演化得到不同数量的AMY1基因。富含淀粉的现代饮食更易引起糖尿病等疾病,而那些拥有较少淀粉酶基因的现代人似乎更易患上此类疾病。
适应不同环境与改变饮食习惯,是人类进化的核心原则。我认为我们的工作为研发基于AMY1基因的疗法奠定了基础。”
不过十多年前的基因组技术不足以证实上述关联。科学家每次只能给一小部分DNA测序,因此无法发现由多个基因拷贝组成的错综复杂的DNA片段。佩里回忆道:“我使用的方法非常粗糙,而最新的研究……更深入探究了这个问题。”
不断增加的基因拷贝
苏德曼团队报告称,现代人每条染色体上最多有11个AMY1拷贝,以及0~4个胰淀粉酶基因的拷贝(负责在胰腺中产生淀粉酶)。他们还研究了3名尼安德特人和1名丹尼索瓦人的古代基因组,未发现有多个淀粉酶基因拷贝存在的迹象。值得一提的是,黑猩猩和其他猿类也会通过唾液制造淀粉酶,但它们只携带一份酶基因。
格库门团队的结论与上述理论既相呼应,又有差异。他们发现,过去4000年间,欧洲农民的AMY1基因拷贝数也在激增。此外,AMY1基因重复现象也出现于6名尼安德特人中的3名以及1名丹尼索瓦人的基因组中。他们推断该基因首次重复的时间比苏德曼等人估计的要早很多,早于解剖学意义上的现代人类,即智人,与近亲们分道扬镳的节点——或许是早期人类学会控制火以后。(部分学者推测谱系分化是80万年前的事情)。
苏德曼团队为排除现代DNA污染只分析了测序更完整的古代基因组,这似乎就是两方结果不同的主要原因。
驯化淀粉类作物,同时被淀粉“驯化”
到大约12000年前,情况发生变化。最后一个冰河时代结束,许多社会开始驯化农作物,其中包括富含淀粉的食物,如小麦、大麦和土豆。自那以后,欧洲和西亚地区的人类获得了越来越多唾液淀粉酶基因拷贝。
秘鲁地区的居民最先驯化了土豆
食物已上路,拷贝或外来
How humans evolved a starch-digesting superpower long before farming
How Early Humans Evolved to Eat Starch