为什么人类要演化出忍受牛奶的能力

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乳制品有了竞争对手,由大豆、杏仁等植物制成的替代“牛奶”越来越受欢迎。这些替代品通常适合素食主义者,以及对牛奶过敏或者乳糖不耐受的人。2018年,英国版《学徒》(The Apprentice)节目的亚军,就经营着调味坚果奶生意。

但替代奶的兴起,只是人类与动物奶关系的一个最新发展。这种关系可以追溯到几千年前,历经起伏。

想想看,奶水真是一种奇怪的饮品。它是牛或者其他动物喂养幼崽的液体食物,为了获得牛奶,我们还得把它从母牛的乳房里给挤出来。

在许多文化中,这几乎是闻所未闻的事情。2000年时,全中国范围内发起一场运动,鼓励人们为了健康要多消费牛奶和各种奶制品。这项运动主要针对老年人,帮助他们克服对奶制品的极大疑虑。牛奶变质形成的奶酪,仍然让很多中国人感到恶心。

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Image caption 俄罗斯一家牛奶场正在倒牛奶(Credit: Getty)

与人类30万年的历史相比,喝牛奶算是相当新的习惯。大约1万年前,人类几乎不喝牛奶,然后是偶尔喝一喝。第一批经常喝牛奶的是西欧早期的农民和牧民,他们是第一批与驯养动物生活在一起的人,其中就包括奶牛。今天,喝牛奶在北欧、北美和其他一些地方,已经很普遍。

婴儿食品

喝动物奶为什么奇怪,在生物学上是有原因的。

牛奶所含的乳糖,不同于水果和其他甜食中的糖。当我们还是婴儿的时候,我们身体会产生一种特殊的酶,这种叫做乳糖酶的东西能帮助我们消化母乳中的乳糖。但在婴儿期断奶后,许多人身上就没有这种酶了,就不能很好地消化牛奶中的乳糖。因此,一个成年人喝了很多牛奶后,可能会感到肠胃胀气、疼痛痉挛,甚至腹泻。值得注意的是,其他成年哺乳动物体内也没有活跃的乳糖酶,成年奶牛没有,猫狗也没有;但成年动物并不喝奶,所以也没有乳糖不耐受的问题。。

最早一批喝牛奶的欧洲人可能因此胀气、多屁。然后演化开始了,一些人身上的乳糖酶开始保持至成年,这种“乳糖耐受能力”使他们喝牛奶不会产生副作用。这是控制乳糖酶基因活性的DNA片段突变的结果。

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Image caption 埃及梅忒提陵墓的一件艺术品可以追溯到公元前2350年左右,它描绘了一个在挤奶的古埃及人(Credit: Getty)

“我们所知的欧洲最早的乳糖耐受能力等位基因,出现在大约5000年前的欧洲南部,然后在大约3000年前,出现在中欧,”巴黎人类博物馆(Museum of Humankind)的助理教授赛格瑞尔(Laure Ségurel)说。2017年,她与人合著了一篇关于乳糖耐受科学的评论文章。

随着演化,人类的乳糖耐受能力明显提高,今天在一些人群中,乳糖酶极为常见。在北欧,超过90%的人具有乳糖耐受能力。在非洲和中东的部分人口中,也是如此。

但在许多地区,乳糖耐受能力要罕见得多:许多非洲人不具备这种特性,在亚洲和南美洲也很少见。

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Image caption 香港,一名购买豆浆的女子。在亚洲,乳制品会让很多人感到不适,因为亚洲大多数人都没有乳糖耐受能力(Credit: Getty)

这种状况让人难以理解,我们并不确切知道喝牛奶有什么好处,因此对乳糖耐受的重要性也不太了解,赛格瑞尔说:“为什么有乳糖耐受能力的人有如此大的优势?”

答案显而易见,牛奶为人们提供了一个新的营养来源,减少了饥饿的风险。但仔细观察,这种说法似乎站不住脚。

“食物来源多种多样,所以某一种食物如此重要,是其他种类食物不能代替的,这是让人惊讶的事情,”赛格瑞尔说。

乳糖不耐受的人仍然可以吃一定量的乳糖,不会产生不良后果,所以喝少量的牛奶是没问题的。还有一个办法,就是将牛奶加工成黄油、酸奶、奶油或者奶酪,这些食品中的乳糖含量都较少。像切达干酪等硬奶酪,乳糖含量不到牛奶的10%;黄油的乳糖含量也很低。帕尔马干酪(Parmigiano)是一种硬质的奶酪,乳糖含量极低,乳糖不耐受的人完全可以吃。“高脂肪的奶油和黄油的乳糖含量最低,”赛格瑞尔说。

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Image caption 像帕尔米贾诺—雷焦阿诺奶酪这样的硬质奶酪,几乎完全不含乳糖(Credit: Getty)

所以,古人们很快就发明了奶酪。 2018年9月,考古学家在克罗地亚地区发现了一些陶器碎片。这些碎片上带有脂肪酸,表明这些陶器曾经用于分离凝乳和乳清,这是制作奶酪的关键步骤。如果确实无误的话(这点受到质疑),南欧人在7200年前就开始制作奶酪了。在欧洲其他地方,也发现了类似的证据,虽年代稍晚,但也在大约6000多年前。所以,当乳糖耐受尚未在欧洲普遍的程度,人们就懂得制作奶酪了。

伦敦大学学院(University College London)的遗传学教授斯沃洛(Dallas Swallow)说,即便如此,能否进化出高水平的乳糖耐受能力,显然受特定因素的影响。最受影响的是牧民,也就是饲养牲畜的人。狩猎者、食物采集者都不养动物,就没有获得这种基因突变的条件。所谓“森林园丁”,就是种植农作物的人,身体也没有出现这种突变。

那些不会接触到动物奶水的人,没有巨大的演化压力来消化动物奶,这是可以理解的。

问题是,为什么有些牧民获得了这种特性,有些人则没有?

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Image caption 一个苏丹男孩在养牛场挤奶;一个未解之谜是,为什么只有部分牧民群体获得了乳糖耐受能力(Credit: Getty)

赛格瑞尔指出,东亚的游牧民族,比如蒙古人,虽然严重依赖动物奶水为食,乳糖耐受能力却最低。基因突变在欧洲和西亚人群中很常见,所以应该有可能传播到临近的东亚人群中,但事实上并没有。“这是个很大的谜团,”赛格瑞尔说。

乳制品的好处

她推测,牛奶除了营养价值外,还有其他好处。饲养牲畜的人容易感染疾病,包括炭疽热和隐孢子虫病。喝牛奶可能提供抵抗这些病菌感染的抗体。的确,奶水的保护作用同母乳喂养的好处差不多。

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Image caption 在世界母乳喂养周,哥伦比亚波哥大的妇女在给孩子喂奶。奶水的保护作用同母乳喂养的好处差不多(Credit: Getty)

有些人群乳糖耐受能力不足,有些不可思议,但可能是偶然因素决定,即一群牧民中是否有人碰巧发生了这样的基因突变。地球人口爆炸是近代才发生的事,此前,地区族群人口非常少,所以有些群体会因为运气不好而错过机会。

“我认为,演化过程中最有逻辑的部分,是人群乳糖耐受能力与生活方式及畜牧生产方式有关,”斯沃洛说。“但你必须得有突变。”只有这样,自然选择才能发挥作用。

斯沃洛指出,蒙古牧民通常喝的是发酵奶,这种奶的乳糖含量很低。可以说,为了更易食用而对牛奶进行加工,这并不费力,这也使乳糖耐受的进化变得很难解释。“我们非常善于从文化上适应牛奶的加工和发酵,我也在试图搞清楚为什么我们会在基因上适应它,”斯沃洛指导的博士生沃克(Catherine Walker)说。

促成乳糖耐受的因素可能有好多。斯沃洛认为,最关键的可能是牛奶的营养价值,比如它富含脂肪、蛋白质、糖,以及钙、维生素D等微量元素。

牛奶也是洁净的水源。特定人群可能由于某种原因,不断演化,直到可以容忍它,具体哪个原因要看生活的地区。

斯沃洛说,目前还不清楚,乳糖耐受能力是否仍然在不断进化提升过程中,是否更多族群会拥有这样的能力。2018年,她与人合写了一份研究报告,对象是智利科金博地区(Coquimbo)的牧民。500年前,这个族群与新来的欧洲人出现跨种族生育,混血儿获得了乳糖酶耐受能力。这种特性现正在族群间传播,在演化中变得显著,就像5000年前北欧人一样。

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Image caption 法国西北部的奶牛在咀嚼紫花苜蓿。大约在3000年前,这个地区的人们已经习惯了喝牛奶(Credit: Getty)

但这是一个特例,因为科金博人严重依赖牛奶。在全球其他地区,情况则非常不同。“除了那些依赖牛奶、其他食物短缺的国家可能还有一些这类进化,除此以外,我认为已经基本停滞了。”斯沃洛说。“在西方,我们有这么好的饮食来源,基本不存在选择压力。”

奶制品的衰落

如果有什么不同的话,那就是过去几年里,新闻给人们留下了正好相反的印象。2018年11月,《卫报》(Guardian)发表了一篇题为《我们如何失去了对牛奶的爱》的文章,描述了销售燕麦和坚果牛奶的公司迅速崛起,并暗示传统牛奶将面临严峻挑战。

但统计数据却提供了不同的说法。根据IFCN乳制品研究网(IFCN Dairy Research Network)2018年的报告,自1998年以来,全球牛奶产量每年都在增长,以满足不断增长的需求。2017年,全球牛奶产量为8.64亿吨。这一趋势毫无放缓的迹象,据IFCN预计,到2030年,牛奶产量将增长35%,达到11.68亿吨。

不过,一些局部的趋势并非如此。2010年一项有关食品消费的研究发现,在过去几十年里,美国的牛奶消费量有所下降,取而代之的是碳酸饮料,而不是杏仁奶。全球而言,这种下降被发展中国家(特别是亚洲国家)增长的牛奶消费量所抵消。IFCN也注意到了这一点。2015年,一项研究调查了187个国家的饮用习惯,显示出老年人喝牛奶的情况更为普遍,年轻人不太喜欢牛奶。这份报告并没有说明年轻人对酸奶等奶制品的消费情况。

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Image caption 美国牛奶消费量下降,亚洲的消费量却在增长(Credit: Getty)

不过,至少在未来10年内,全球牛奶需求会不断增长,替代奶对牛奶的影响都不大。

沃克补充道,替代奶并非是动物奶水的“对等替代品”。尤其是,许多替代奶缺乏牛奶中的微量元素。她说,替代奶对素食者以及对牛奶过敏的人最有用,牛奶过敏是指对牛奶蛋白质过敏,与乳糖无关。

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Image caption 杏仁奶这样的替代奶,通常不含奶制品中的微量元素(Credit: Getty)

尤其引人注目的是,对牛奶的需求有相当大一部分来自亚洲,那里的大多数人都没有乳糖耐受能力。无论如何,那里的人们认识到牛奶的好处,因此可能产生的消化不良,或是需对牛奶加工,就都不成问题。

事实上,联合国粮农组织(United Nations Food and Agriculture Organisation)一直敦促发展中国家饲养更多的非传统乳畜,比如羊驼,这样他们就能从这些动物产的奶水中获益,哪怕牛奶供应不足或价格过高。

此外,今年1月的一项重要研究报告提出了“全球健康饮食”计划,希望最大限度增进健康,最大限度减少对环境的影响。该计划提议大幅减少红肉和其他动物产品的消费,但它仍然提倡每天一杯奶。

人类提高饮奶适应力的进化已经停止。但是,牛奶的生产和消费并没有走下坡路。它还在上升阶段。

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