乳糖耐受性的演化受疾病和饥荒
史前人类在欧洲消费牛奶之前几千年人类进化的遗传特征允许我们消化乳糖乳糖作为成年人,一项新的研究发现。这项研究发表在《自然》史前映射模式的牛奶使用在过去的9000年里,提供新的见解的牛奶消费和乳糖耐受性的进化。
直到现在,人们普遍认为乳糖耐受性出现,因为它允许人们消费更多的牛奶和奶制品。但是这项新的研究中,来自布里斯托尔大学的科学家的带领下,和伦敦大学学院(UCL)与合作者从20其他国家表明,饥荒和暴露于传染病最好的解释了进化的牛奶和其他未发酵的乳制品消费的能力。
虽然大多数欧洲成年人今天可以喝牛奶没有不适,今天世界上三分之二的成年人,和几乎所有成人5000年前,可能面临的问题如果他们喝太多牛奶。这是因为牛奶中含有乳糖,如果我们不消化这种独特的糖,它将前往我们的大肠会引起痉挛、腹泻、肠胃气胀;被称为乳糖不耐受。然而,这项新研究表明,在英国今天这些影响是罕见的。
乔治大卫史密斯教授MRC综合流行病学单位主任布里斯托尔大学的该研究的作者之一,消化乳糖说:“我们需要在我们肠道产生乳糖酶。几乎所有婴儿产生乳糖酶,但在全球大多数人,生产断奶和青春期之间迅速下降。然而,遗传性状称为乳糖耐受性已经多次在过去的10000年里各要点和传播人群在欧洲,中亚和南亚、中东和非洲。今天,世界上大约有三分之一的成年人是乳糖酶持久。”
通过映射模式的牛奶使用在过去的9000年里,英国生物库调查,并结合古代DNA,放射性碳,和考古数据使用新的计算机模拟技术,团队能够显示乳糖耐受性遗传特征并不常见,直到公元前1000年左右,近4000年之后首次检测到大约公元前4700 - 4600年。
“乳糖耐受性基因变异被自然选择一些高频的涡轮增压。问题是,如此强烈的自然选择是很难解释,”马克·托马斯教授补充说,进化遗传学教授和这项研究的合作者从伦敦大学学院。
为了建立乳糖持久性是如何进化的,教授理查德·埃弗利谢德,这位来自英国布里斯托尔的研究的主要化学学院的组装前所未有的近7000的数据库有机动物脂肪残留物从13181年从554年考古遗址陶器的碎片找出和当人们食用牛奶。他的调查结果显示,牛奶是广泛用于欧洲史前,最早可以追溯到近9000年前农业,但增加和减少在不同的时间在不同地区。
了解这个与乳糖耐受性的进化,伦敦大学学院的团队,由教授马克·托马斯,组装一个数据库存在与否的乳糖耐受性基因变异使用出版的古代DNA序列来自1700多个史前欧洲和亚洲人。他们第一次看到它在大约5000年前。3000年前在明显的频率和今天是很常见的。接下来,他的团队开发了一种新的统计方法研究如何通过时间改变牛奶用解释乳糖耐受性的自然选择。令人惊讶的是,他们发现没有关系,即使他们能够展示他们可以检测到关系是否存在,挑战长期以来的观点牛奶使用乳糖耐受性推动进化的程度。
乔治大卫史密斯教授的团队一直在探索英国生物库数据,包括遗传和医疗数据超过300000个人的生活,发现只有最小的牛奶喝行为差异基因乳糖酶持久性和非持久性。至关重要的是,绝大多数人的乳糖酶基因非持久性没有短期或长期的负面健康影响当他们喝牛奶。
戴维史密斯教授补充道:“我们的研究结果显示牛奶被广泛的使用在欧洲至少9000年来,和健康的人类,即使是那些没有乳糖酶持久,可以愉快地消费牛奶没有生病。然而,喝牛奶乳糖酶非持久性个体并导致高浓度的乳糖在肠道,从而吸引液体进入结肠,脱水会导致当这是结合腹泻病”。
与此同时,托马斯被相关的想法,但更多的强调史前饥荒。他说:“如果你是健康和乳糖酶非持久,你喝大量的牛奶,你也会感觉不舒服,但你不会死的。然而,如果你是严重营养不良和腹泻,然后你有危及生命的问题。当他们的作物失败,史前的人们会更容易消费未发酵的high-lactose牛奶——他们不应该什么时候。”
测试这些想法,托马斯的教授团队应用指标过去的饥荒和病原体接触到他们的统计模型。乳糖耐受性结果明确支持这两种解释——基因变体受到更强的自然选择,当有迹象表明更多的饥荒和病原体。
作者总结道:“我们的研究表明,在以后的史前史,随着人口和结算规模的增长,人类的健康会越来越影响恶劣的卫生条件和增加腹泻疾病,尤其是动物起源。在这些条件下喝牛奶会导致死亡率增加,个人缺乏乳糖耐受性尤其脆弱。这种情况会进一步加剧了饥饿条件下,当疾病和营养不良的比率增加。这将导致个体没有携带一份乳糖耐受性基因更有可能死之前或期间生育年龄,这将推动人口患病率乳糖耐受性。
”似乎相同的因素影响人类死亡率今天开车通过史前这个神奇的基因的进化。”
参考:埃弗利谢德RP,戴维史密斯G, Roffet-Salque M, et al .奶业、疾病和乳糖耐受性的进化在欧洲。自然。7月27日在线发表,2022:1-10。doi:10.1038 / s41586 - 022 - 05010 - 7
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