研究人员说,人类祖先可能在大约一千万年前就开始进化出饮酒的能力,远早于现代人类开始酿酒。
研究人员说,分解酒精的能力可能帮助人类祖先充分利用掉落在森林地面上的腐烂发酵水果。因此,了解这种能力何时发展出来可能有助于研究人员弄清楚这些人类祖先何时开始转向地面生活,而不是像早期人类祖先那样主要生活在树上。
佛罗里达州盖恩斯维尔圣达菲学院的古遗传学家、主要研究作者马修·卡里根说:“现代人类状况的许多方面——从背痛到摄入过多的盐、糖和脂肪——都可以追溯到我们的进化史。” 他在谈到腐烂水果中发现的酒精以及用于酒类和燃料的酒精种类时说:“我们想更多地了解现代人类状况中关于乙醇的情况。”
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为了更多地了解人类祖先如何进化出分解酒精的能力,科学家们专注于编码一组称为 ADH4 家族的消化酶的基因。 ADH4 酶存在于灵长类动物的胃、喉咙和舌头中,是摄入乙醇后最先遇到的酒精代谢酶。
研究人员调查了来自 28 种不同哺乳动物(包括 17 种灵长类动物)的 ADH4 基因。 他们从基因数据库或保存完好的组织样本中收集了这些基因的序列。 [节日饮酒:8 种常见药物如何与酒精相互作用]
科学家们研究了这 28 个物种的家谱,以调查它们的亲缘关系有多近,并找出它们的祖先何时分化。 他们总共探索了近 7000 万年的灵长类动物进化。 然后,科学家们利用这些知识来研究 ADH4 基因如何随时间进化,以及他们祖先的 ADH4 基因可能是什么样的。
然后,卡里根和他的同事们从这 28 个物种中提取了 ADH4 基因,以及他们建模的祖先基因,并将它们插入细菌中,细菌读取这些基因并制造 ADH4 酶。 接下来,他们测试了这些酶分解乙醇和其他酒精的效果。
卡里根说,这种使用细菌读取祖先基因的方法是“一种观察很久以前发生的、没有化石化成骨骼的变化的新方法”。
结果表明,一千万年前发生了一次基因突变,赋予了人类祖先更强的分解乙醇的能力。 卡里根说:“我记得看到这种突变在效果上的巨大差异,并且感到非常惊讶。”
科学家们注意到,这种突变的时间与转向陆地生活方式的时间相吻合。 当其他食物稀缺时,食用乙醇的能力可能帮助人类祖先以森林地面上掉落的腐烂发酵水果为食。
卡里根说:“我怀疑乙醇是第二选择。 “如果人类、黑猩猩和大猩猩的祖先在腐烂的水果和正常的水果之间做出选择,他们会选择正常的水果。仅仅因为他们适应了能够摄入它,并不意味着乙醇是他们的首选,也不意味着他们完全适应代谢它。 他们可能会从小剂量中受益,但不会从过量摄入中受益。”
专家们一致认为,在今天的人们中,适量饮酒可能对健康有益,但过量饮酒肯定会导致健康问题。 科学家们认为,人们饮酒引起的问题,如心脏病、肝病和精神健康问题,是由于人类没有进化出足以处理乙醇的基因。 同样,人类也没有进化出能够处理大量糖、脂肪和盐的基因,反过来,这导致了肥胖、糖尿病、高血压和许多其他健康问题。
酒精消费进化的一种模型表明,乙醇仅在人们开始储存多余食物之后才进入人类饮食,可能是在农业出现之后,并且人类随后在大约 9000 年前发展出有意引导食物发酵的方法。 因此,该理论认为,酗酒作为一种疾病的出现是因为人类基因组没有足够的时间来完全适应酒精。
另一种模型表明,早在 8000 万年前,当早期灵长类动物偶尔吃掉富含乙醇的腐烂发酵水果时,人类祖先就开始饮用酒精。 该模型表明,一旦现代人类开始有意发酵食物,对酒精的吸引力就开始成为一个问题,因为它产生的乙醇远远超过自然界中通常发现的乙醇。 新的发现支持了这一模型。
未来,卡里根和他的同事们希望调查掉落的水果中乙醇含量可能是多少,并找出黑猩猩或大猩猩等猿类是否愿意食用乙醇含量不同的发酵水果。
卡里根说:“我们还想研究其他参与酒精代谢的酶,看看它们是否与 ADH4 同时共同进化。”
科学家们今天(12 月 1 日)在《美国国家科学院院刊》杂志上在线详细介绍了他们的发现。
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