“喝牛奶”引發人類進化革命

　　20世紀70年代，考古學家Peter Bogucki在挖掘波蘭中部平原一個石器時代遺址時，發現了許多各式各樣的奇特文物。大約7000年前生活在這里的，是歐洲中部的第一批農民，他們遺留下來的陶器碎片上有許多細微小孔。考古文獻中也曾出現過關于這種陶器的記錄。

　　Bogucki現在在新澤西州的普林斯頓大學工作，他曾在一個朋友家里見過類似的東西，朋友用它制作奶酪。因此他推測，這些帶孔的古陶器可能與當時的奶酪制作有關系。但是當時他并沒有辦法驗證自己的想法。

　　這些神秘的陶片隨后被封存起來，直到2011年Mélanie Roffet-Salque把它們拿出來，分析了保存在粘土上的脂肪殘留物。英國布里斯托大學的化學專家Roffet-Salque在碎片上找到了豐富的乳脂肪，這說明，在早期農民已經在使用陶制篩子來分離固體脂肪乳和液體乳清。這使得波蘭文物成為了世界上已知的奶酪制作的最早物證。

　　Roffet-Salque的研究是歐洲牛奶歷史研究項目的一部分，該項目于2009年啟動，許多考古學家、化學家和遺傳學家參與其中。這些發現對乳制品決定歐洲大陸人類起源的研究產生了深遠影響。

　　在最近的一個冰河時期里，牛奶對于成年人來說簡直就是毒藥。不同于兒童，他們無法產生分解牛奶乳糖所需的乳糖酶。但當養殖替代了11000年前的原始狩獵和采集后，牧民們學會了通過發酵制造奶酪或酸奶，將奶制品中的乳糖成分降低到可以接受的水平。又過了幾千年，一個基因突變在整個歐洲悄然發生，它使得人們能夠產生乳糖酶并開始喝牛奶。這種對牛奶的適應能力為人類提供了新的營養來源。

　　這場“牛奶革命”至此就能允許農牧民從歐洲南部向整個大陸擴散并定居繁衍，與此同時，狩獵文化也被農業和畜牧取代。倫敦大學的遺傳學家Mark Thomas表示，從考古的角度來看，南部人口蔓延至歐洲北部的速度非常之快。歐洲的這個移民潮與世界其他地方不同，如今大多數人可以飲用牛奶的事實，使得這次移民潮擁有了難以被磨滅的印記。

　　強健的胃

　　人類在孩童時期幾乎都可以產生乳糖酶來消化母乳中的乳糖。但是，當他們逐漸成熟，大部分乳糖酶基因被關閉。只有35%的人在七、八歲之后仍然能消化乳糖。“如果你有乳糖不耐癥，喝半品脫牛奶就會有不適感，例如痢疾腹瀉。”英國約克大學的考古學家Oliver Craig說，“我不是說這會致命，但是相當難受。”

　　保留了牛奶消化能力人群的祖先，可以追溯到歐洲，他們這種特質的形成似乎與乳糖酶基因附近區域中的一個DNA堿基從胞嘧啶向胸腺嘧啶的轉變相關。非洲西部、中東和南亞也存在一些由突變產生乳糖耐受能力的案例。

　　歐洲這種單核苷酸突變的發生時間相對較晚，Thomas和他的同事們通過計算機模擬，提出控制乳糖酶持久性的LP等位基因大約在7500年前出現于廣闊的匈牙利平原。

　　強大的基因

　　LP 等位基因的出現，是一個重要的選擇性優勢。在2004年的研究中，研究人員估計發生基因突變的人群要比沒有LP等位基因的人群所生育的后代多出19%。研究人員稱“至今還沒看到基因組中哪個基因有這么強的選擇力量”。如此重復選擇幾百代，這種優勢就可以幫助人類進駐整個歐洲大陸，但前提是牛奶的供應量能跟得上。這就是基因和文明的共同進步，它們之間能夠相互促進。

　　為了調查這個“人類進化與人類文明互作”的歷史課題，Thomas和德國美因茨大學的Joachim Burger以及約克大學的Matthew Collins聯手組織了一個多學科的項目(LeCHE，乳糖酶持久性與早期的歐洲文化歷史)，這一研究項目匯聚了十幾個來自歐洲各地研究人員。在研究人類分子生物學、考古學和古陶化學的過程中，LeCHE的參與人員也希望能夠解決現代歐洲人的起源問題。

　　“這是一個經久不衰的問題——我們究竟是中東農民還是原住狩獵者的后代,”Thomas說。是歐洲原住人口在務農或放牧引起的進化? 還是涌入的農業殖民者帶來的新基因?

　　考古遺址發現的動物骨骼為人們的疑惑提供了一些答案。如果養牛是為了產奶，那么一般情況下牛犢在出生之前就會被殺掉以便母牛能一直產奶。但是考古發現當時養牛是為了肉類，因為牛在被屠宰的時候已經達到成年體型。乳業大概是人們開始捕捉并飼養反芻動物之后開始的。

　　在此基礎上，LeCHE參與者、法國國家自然歷史博物館的Jean-Denis Vigne表示，中東的乳制品業起源可以追溯到10500年前人類最初始馴養動物之時。從那時開始，農業取代原始狩獵成為了社會經濟的基礎。動物骨骼的生長情況暗示，兩千年前，農業從安納托利亞蔓延到歐洲北部，乳業遵循類似的模式。

　　研究人員還發現新石器時代遺址中的馴養牛與中東牛親緣關系最近,而非本土野生得歐洲野牛。這是一個強烈的跡象，表明牲畜又遷徙的牧民帶入，而非當地馴養。此外，研究中的古人類DNA與現代歐洲中部人DNA相同位點很少，這也說明新石器時代的歐洲農民并不是狩獵原住民的后裔。

　　牛奶還是肉?

　　鑒于中東的乳業先于歐洲LP等位基因幾千年出現，古代牧民必須找到方法，以減少牛奶中的乳糖濃度，他們很可能通過制作奶酪或酸奶來實現這一目的。

　　為了驗證這一理論，LeCHE研究員對古代陶器做了化學測試。碎片上含有足夠的殘留物使得科學家能夠區分烹調過程中的脂肪類型：無論是從肉類或奶類，還是來源于某種反芻動物，如牛、綿羊和山羊。

　　Roffet-Salque的工作提供了明確的證據：大約6800到7400年前，歐洲牧民開始進行奶酪生產以補充他們的飲食。屆時，乳品已成為新石器時代的飲食的一個組成部分，但它還不是經濟的主導部分。

　　隨后的過程發生的非常緩慢，這伴隨著乳糖耐受性的傳播。當時LP等位基因在人群中并不存在，直到它第一次出現:該突變可以追溯到6500年前。LeCHE項目參與者、倫敦大學的Pascale Gerbault創建了一個模型，解釋該性狀如何傳播。由于中東地區的新石器文化遷入歐洲，他們的農牧技術幫助他們在與當地獵人的競爭中勝出。南方人向北方涌動，LP等位基因隨移民浪潮擴散。

　　隨著農業的向西和向北的擴展，人類社會進入新的領域，乳糖酶持久性人群擁有了很大的選擇性優勢，人口不斷增長，等位基因頻率增加。

　　這種模式影響至今，在歐洲南部的希臘和土耳其，乳糖酶持久性人群比例低于40%。而在英國和斯堪的納維亞半島，90%以上的成年人能夠消化牛奶。

　　牲畜馴化

　　大約5000年前，LP等位基因在歐洲北部和中部已較為常見，在那里牧牛已成為主流文化的一部分。“他們發現了這樣的生活方式后，從中得到了營養和好處，于是又增加或加強放牧，” Burger說。在同時期的考古記錄中，歐洲中部和北部的動物骨頭中牛骨記載超過三分之二。

　　但為何牛奶消化能力在這些地區成為了自然選擇優勢一直困擾著研究人員。Thomas認為，隨著人們北遷，牛奶成為了應對饑荒的食物，在糧食短缺時期它成為人們的能量來源。

　　而其他一些人則認為，在北方，牛奶可能對當地人尤其有幫助。人體自然合成維生素D只有在陽光下方能進行，而北方人在冬季缺乏陽光，因此富含維生素D的牛奶可以幫助抵御疾病如佝僂病。但是乳糖酶持久性也在陽光明媚的西班牙深深扎根，因此這一說法受到了人們的質疑。

　　LeCHE項目是綜合各種學科和工具解決問題的典范。考古學、古人類學、古DNA和現代的DNA、化學分析全部集中在一個問題上。人類許多飲食習慣的變革，都可以用這種方式進行研究。

　　目前，LeCHE的參與者正在乘著時光機回到第一批農牧民進駐歐洲大陸之時，探索他們是如何開辟生活道路的。Burger, Thomas和其他合作者將利用今年夏天，利用計算機模型和古DNA分析方法，希望能更好地了解早期抵達歐洲的人們。