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起司、優格與馬奶酒:歐亞草原的乳製品,開啟遊牧民族新時代!

寒波_96
・2021/11/24 ・7404字 ・閱讀時間約 15 分鐘

說起歐亞大陸北方的草原,你會想到什麼?一望無際的草原以外,牛、羊、馬這些馴化動物,起司、優格、馬奶酒等乳製品,最能代表遊牧民族的特色。

可是近來一系列考古學研究指出,這些草原特色的歷史其實只有五千年。奇妙的是,當草原族群開始食用乳製品後,長距離移民潮似乎也隨之發生。

動物的奶無法保存太久,加工製成乳製品是相當重要的適應。圖/How can you eat dairy if you lack the gene for digesting it?

在牙結石尋找乳蛋白

一個地方為什麼會是草原?從資源的角度來看,就是此地的天然條件貧乏到長不出樹木,又豐富到不至於成為荒原。對人類而言,歐亞草原這種環境很不容易種植農作物。人不能吃草,所幸動物可以,因此能夠吃草,轉化草地資源為人所用的馴化動物,能幫助人類適應草原。

不同的馴化動物,有不同用法。養殖的牛、羊,可以宰殺後吃牠們的肉;也能長期飼養,採收毛、奶等產品。對於巡迴於草原的遊牧族群,擁有大量牛、羊,就像定居農夫的韭菜田、高粱田,能夠定期收割。

不過生乳無法保存太久,這就是加工製成乳製品的重要性。

歐亞大陸各地,出現乳製品的幾處知名遺址及其年代。圖/參考資料 5

歐亞大陸北方,從西端的匈牙利到東端的蒙古、中國東北,存在一片連續的歐亞草原。草原居民何時學會利用乳製品?

歐亞草原的西部,大概距今 5000 年前邁入青銅時代。最近發表的一項研究,調查青銅時代之前到之後,56 位古人的牙結石樣本,分析其中是否含有乳蛋白。

探討古代人是否喝奶或食用乳製品,有幾種化學分析的辦法,一種是偵測牙結石中的乳蛋白。人類每天吃喝,有些食物會形成牙結石的一部分;牙結石質地非常堅硬,去世很久以後,裡頭的蛋白質、DNA 等成分仍有可能保留。

取自遺骸的牙結石樣本中若是沒見到乳蛋白,當事人未必不會吃奶;如果有,生前應該吃過不少。但是光憑乳蛋白,無法分辨來自直接喝奶或是吃起司等形式。

早於青銅時代,草原人不吃奶

樣本來自黑海與裏海北方,窩瓦河(Volga)、頓河(Don)流域草原的遺址,現在屬於俄羅斯西南部。年代距今 3700 到 6600 年前,大致可分為 3 個時期:早於 5300 年前的銅石並用時代、4500 到 5300 年前的青銅時代早期、3700 到 4500 年前的青銅時代中期、晚期。

距今 6000 到 6600 年前的銅石並用時代,牙結石樣本中都沒有偵測到乳蛋白。圖/參考資料 1

距今 6000 到 6600 年前間的銅石並用時代,靠近窩瓦河的 5 處遺址,11 位居民中有 10 位的牙結石沒有見到乳蛋白,只有 1 位疑似有偵測到,但是不確定。

考古材料看來,歐亞草原西部那時的資源來自採集植物、捕魚,以及馴化動物。根據現有證據推敲,此一時期的飲食尚未依賴乳製品。

比上述區域更東方的中亞哈薩克草原,超過距今 5500 年,銅石並用時代的波泰文化(Botai),是考古學判斷最早出現馴化馬的地點(不過遺傳上,波泰馬和後世的馴化馬沒有直接關係),也有跡象指出波泰人會食用馬乳。但是這回分析 2 位波泰人的牙結石,都沒有偵測到乳蛋白。

青銅時代開始後,草原才有乳製品

青銅時代早期,草原西部歸類為顏那亞文化(Yamnaya)的居民,16 人中有 15 人的牙結石含有乳製品,而且都源自超過一種動物,推測是山羊、綿羊、牛。

另外值得一提的是,Krivyanskiy 9 遺址出土的 2 人偵測到源於馬的乳蛋白;該遺址距今約 4600 到 5300 年,這是至今能確定最早食用馬乳的人。

距今 4500 到 5300 年前的青銅時代早期,16 人中有 15 人的牙結石含有乳蛋白,皆源自超過一種動物。圖/參考資料 1

非常明顯,頓河、窩瓦河到烏拉山一帶的草原,較早的銅石並用時代缺乏吃奶的證據,隨後距今 5000 年前之後的青銅時代,到處都在吃奶,各種奶。

草原地區發生十分明顯的文化轉變,是否和移民有關呢?草原地區在青銅時代,有些人配備能追溯到歐洲農夫的 DNA。但是歐亞大陸西部草原,早晚兩個時期的居民,遺傳上基本是同一款人,都以所謂的草原祖源為主。

古代遺傳學分析時,常以俄羅斯西南部的薩馬拉地區,距今 5000 年左右的顏那亞文化樣本代表「草原祖源(steppe ancestry)」。往更早以前摸索的話,分別能追溯到「東方採集狩獵族群(Eastern Hunter-Gatherer,簡稱 EHG)」和「高加索採集狩獵族群(Caucasus Hunter-Gatherer,簡稱 CHG)」;不過在顏那亞文化的時代,兩款祖源已經在草原西部合體,並且隨著之後的移民潮廣傳各地。

繼青銅時代早期之後,距今 3700 到 4500 年前的青銅時代中晚期,這回分析中的 19 人中有 15 人的牙結石偵測到乳蛋白,草原地區的吃奶文化顯然是延續下來,但是沒有見到馬乳。

養牛比較耗水,羊較為耐旱,草原人全都要。

距今 3700 到 4500 年前的青銅時代中期、晚期,19 人中有 15 人的牙結石含有乳蛋白。圖/參考資料 1

乳製品不久後就傳到東方的蒙古

新發表的論文主張,草原地帶的居民在五千年前開始吃奶(成人或許是吃發酵後的乳製品),形成新型態的遊牧文化,與草原居民的遷徙密切相關。

考古和古代 DNA 研究都明確指出,草原西部的顏那亞文化居民向東方移民,到中亞的阿爾泰山一帶形成阿凡納謝夫文化(Afanasievo),最東還抵達蒙古的杭愛山,東西相距 1500 公里之遙。

之前發表的論文也報告,蒙古西側在 5000 年前,首度出現食用乳製品的跡象。乳製品是易於保存、攜帶的優良資源。目前證據顯示,草原西部開始利用乳製品後,不久便被移民帶到東方。

蒙古地區的牙結石樣本中,各種動物乳蛋白出現的年代。圖/參考資料 5

在草原東部,一開始由外來移民引進的牧業和乳製品,後來成為當地生產資源的一部分。有個有趣的案例出現在新疆南部,塔里木盆地的小河遺址。當地距今約 4000 年的木乃伊,面貌看似有西方特徵,也出土起司等西方風格的玩意。

驚奇的是,最近古代 DNA 分析發現,小河遺址的居民遺傳上毫無西方成分,卻也和現代的東方族群截然不同,血緣上其實是早期北亞人群的孤傳後裔。另外他們的牙結石也普遍存在乳蛋白。

儘管和一千年前來自西方的移民,血緣上毫無關係,這群古新疆人仍然將外來的乳製品技術納為己用,成為在艱困的塔克拉瑪干沙漠中生存的資本。

小河遺址出土類似克非爾(kefir)的乳製品。圖/ healthygutbugs

利用最近累積的一系列新知,可以衍生思考人類歷史上三個重要問題:第一,乳製品文化的發展。第二,成年後消化乳糖的基因變異。第三,馬在草原的角色。

草原遊牧,受到定居農業族群影響

牛羊和乳製品彷彿草原的標誌,可是和其他地方相比,它們更晚才進入歐亞草原。牛、山羊、綿羊這些動物,最初都是在中東馴化,後來隨著新石器時代的移民潮傳入歐洲。

中東、歐洲的定居農村,不但比草原地帶更早開始畜牧業,也是乳製品加工的老前輩。中東最早的乳製品歷史至少有 9000 年,距今 7000 年前之際,地中海沿岸的歐洲南部、中東西部、非洲北部都已經出現乳製品。

與中東、歐洲的定居畜牧不同,牛、羊距今 8000 年前傳入處於非洲濕潤期的北非後,衍生出遊牧的生活方式,至少在距今 7000 年前已經會利用乳製品。不過隨著氣候愈來愈乾燥,北非漸漸由綠色撒哈拉變成撒哈拉沙漠,不再適宜遊牧,甚至是繼續過日子。

地中海周圍,出現乳製品的地點及其年代。圖/參考資料 8

相比之下,歐亞草原的牧業轉型更遲,距今 5000 多年前才發生。新石器時代的定居農村,畜牧許久以後,鄰居的草原居民仍長期不會食用乳製品。不過草原地區一旦展開酪農業,隨即發生翻天覆地的變化。

遊牧族群的酪農業和馬車一樣,也是人類兩大生活方式,定居農業和草原遊牧碰撞後的結果,而且帶來極為深遠的影響。只是草原開始酪農業,比馬車更早一千年。

酪農業和乳製品並非源自草原,而是出現很久以後才傳入草原。

長期吃奶的人類,乳糖不耐一直不是問題

講到吃奶的歷史,不能不提「乳糖酶持續性(lactase persistence,簡稱 LP)」。人類消化乳糖的酵素「乳糖酶」,原本在成年後會失去作用。有些人配備的 DNA 變異卻會改變基因調控的方式,讓乳糖酶在成年後繼續工作。

現代歐洲人群超過 60% 擁有乳糖酶持續性,不少學者原本以為歷史上,它和人類食用乳製品是同步發展。但是近年古代 DNA 研究發現,一直到青銅時代在距今 3000 年前結束之際,LP 遺傳變異依然小眾。至於草原東部,長期仰賴遊牧過活的蒙古人、哈薩克族,比例從來沒有變高。

也就是說,維持成年後乳糖酶表現的突變,要等到人類食用乳製品的好幾千年過後才有點存在感,又經歷更久才普及(非洲狀況可能和歐洲類似)。

蒙古牧民懂得將生乳發酵製成優格。圖/ What Bacterial Cultures Reveal About Ours

想來或許沒有那麼離奇:發酵不但能延長生乳保存期限,更能轉化乳糖,避免消化問題;而非常初期的畜牧業者,已經學會這些知識。

成年後消化乳糖的能力和吃奶沒有關係,人類吃奶非常久以後,乳糖酶持續性才在某些地方變得普及。

草原初期的遊牧者,尚未成為騎馬遊牧民

在草原環境發揮大用,並促進青銅時代早期遷徙的馴化牛、馴化羊、酪農業、車輪都不是草原原產。奇妙的是,真正源自草原的馬,在最初一千年的移民潮中,卻沒有起到什麼作用。

最近台灣翻譯出版 2007 年的《馬、車輪和語言:歐亞草原的騎馬者如何形塑古代文明與現代世界》,作者大衛.安東尼(David Anthony)長期提倡馴化馬的重要性,影響廣泛,2021 年才認識也不嫌遲。但是有些安東尼當年的論點必需修正(他的名字也在最近的論文中)。

安東尼的觀點是,歐亞草原西部的牧民,在五千多年前已經擁有馴化馬,獲得大範圍移動的能力,使得他們可以長距離遷徙,促進青銅時代早期的移民潮。

和乳製品同時發表的另一篇論文,透過古代 DNA 分析,判斷馴化馬起源於歐亞草原的西部,在距今 4200 年前過後才向外傳播。由此推論,任何超過四千多年前的移民,遷徙時都無法獲得馴化馬協助。

五千年前歐亞草原邁入大交流時代,但是草原族群在隨後的一千年,都尚未成為日本學者所謂的「騎馬遊牧民」。騎馬放牧的場景,那時還沒有出現。

西方人不吃馬乳,蒙古人很愛?

還有一個論點也值得玩味。安東尼認為,歐亞草原西部的人與野生馬長期互動,取得肉、乳、毛皮等資源,也成為馴化的動機,後來才衍生出騎乘與交通的功能。

可是新研究中,只有 2 位五千年前左右的人確認吃過馬乳,其他通通沒有,而同時期幾乎所有人都吃過不少牛乳、羊乳。中亞草原的波泰遺址也很奇妙,當地的陶器裝過馬乳,2 位居民的牙結石卻沒有偵測到乳蛋白。

樣本仍非常有限,不過暫時能推論,馬奶在當時即使是食物之一,吃的量可能也不大。馬乳在草原西部,至少到青銅時代結束時,應該都不是普遍的食物。馬被馴化的動機,或許和需求馬乳的關係有限。

蒙古草原在青銅時代,率先出現馴化馬的鹿石文化遺址中,出土的雙輪馬車。圖/參考資料 13

草原東方的蒙古,距今 3200 年前才傳入馴化馬(中原也差不多是這個時期)。可以肯定存在過馬車,不過不清楚有多普及。

乳製品方面有趣的是,馬傳入蒙古後,蒙古居民的牙結石中馬上能偵測到馬乳蛋白,和草原西部的利用方式明顯有別。草原東西兩邊為什麼發展出不同的遊牧文化,也是有趣的問題。

已知樣本不多,不過馬引進蒙古以後,青銅時代晚期、鐵器時代、匈奴、蒙古帝國時期的蒙古人都會吃馬乳。馬奶適合發酵製成馬奶酒,可能在蒙古帝國時期已經流行。

歐亞草原東方,和馴化馬有關的幾個年代。圖/參考資料 12

草原遊牧新文化

草原位於歐亞大陸的中央,與周圍地區屢有互動,互相影響。

許多我們印象中最能代表草原特色的事物,最初其實是外地引進,卻非常適合草原,經過一段時間的磨合後大放異彩,反而成為長久以來的草原招牌。牧牛、牧羊、酪農業、車輪、金屬裝備等都是如此。另一方面,從草原向外傳播的馬,也徹底改變了人類大歷史。

從五千年前開始,歐亞草原就成為流動性很強的地帶。近來新研究比較出乎意料的發現是,草原最初期大規模遷徙時,還沒有馬的戲份,卻與乳製品關係密切。後來在四千多年前加入的馬,很快成為草原遊牧文化的重要角色,而人與人的連結一旦建立,就再也回不去了。

延伸閱讀

參考資料

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  2. Milk enabled massive steppe migration
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本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

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寒波_96
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生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。


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揭開人體的基因密碼!——「基因定序」是實現精準醫療的關鍵工具

科技魅癮_96
・2021/11/16 ・1998字 ・閱讀時間約 4 分鐘

為什麼有些人吃不胖,有些人沒抽菸卻得肺癌,有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢?這一切都跟我們的基因有關!無論是想探究生命的起源、物種間的差異,乃至於罹患疾病、用藥的風險,都必須從了解基因密碼著手,而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。圖/科技魅癮提供

基因定序對人類生命健康的意義

在歷史上,DNA 解碼從 1953 年的華生(James Watson)與克里克(Francis Crick)兩位科學家確立 DNA 的雙螺旋結構,闡述 DNA 是以 4 個鹼基(A、T、C、G)的配對方式來傳遞遺傳訊息,並逐步發展出許多新的研究工具;1990 年,美國政府推動人類基因體計畫,接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入,到了 2003 年,人體基因體密碼全數解碼完成,不僅是人類探索生命的重大里程碑,也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。原本這項計畫預計在 2005 年才能完成,卻因為基因定序技術的突飛猛進,使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展,早期科學家只能測量 DNA 跟 RNA 的結構單位,但無法排序;直到 1977 年,科學家桑格(Frederick Sanger)發明了第一代的基因定序技術,以生物化學的方式,讓 DNA 形成不同長度的片段,以判讀測量物的基因序列,成為日後定序技術的基礎。為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求,出現了次世代定序技術(NGS),將 DNA 打成碎片,並擴增碎片到可偵測的濃度,再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。不僅更快速,且成本更低,讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對,解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤,也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面,儘管目前 NGS 並不能找出全部遺傳性疾病的原因,但對於改善個體健康仍有積極的意義,例如:若透過基因檢測,得知將來罹患糖尿病機率比別人高,就可以透過健康諮詢,改變飲食習慣、生活型態等,降低發病機率。又如癌症基因檢測,可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測:前者可偵測是否有單一基因的變異,導致罹癌風險增加;後者則針對是否有藥物易感性的基因變異,做為臨床用藥的參考,也是目前精準醫療的重要應用項目之一。再者,基因檢測後續的生物資訊分析,包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等,對臨床醫療工作都有極大的助益。

基因定序有助於精準醫療的實現。圖/科技魅癮提供

建立屬於臺灣華人的基因庫

每個人的基因背景都不同,而不同族群之間更存在著基因差異,使得歐美國家基因庫的資料,幾乎不能直接應用於亞洲人身上,這也是我國自 2012 年發起「臺灣人體生物資料庫」(Taiwan biobank),希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。而 2018 年起,中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」(TPMI),希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫,促進臺灣民眾常見疾病的研究,並開發專屬華人的基因型鑑定晶片,促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了 20 萬名臺灣人,這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者,超過 99% 是來自中國不同省分的漢族移民人口,其中少數是臺灣原住民。這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫,其中,漢族的全部遺傳變異中,有 21.2% 的人攜帶遺傳疾病的隱性基因;3.1% 的人有癌症易感基因,比一般人罹癌風險更高;87.3% 的人有藥物過敏的基因標誌。這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性,例如:若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型,醫生在開藥時就能使用替代藥物,避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰:個資保護與遺傳諮詢

雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門,但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上,存在著道德倫理的考量,例如:研究用途的資料是否能放在病歷中?個人資料是否受到法規保護?而且技術上各醫院之間的資料如何串流?這些都需要資通訊科技(ICT)產業的協助,而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。對醫院端而言,建議患者做基因檢測是因為出現症狀,希望找到原因,但是如何解釋以及病歷上如何註解,則是另一項重要議題。

從人性觀點來看,在技術更迭演進的同時,對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生?回到了解病因的初衷,在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時,家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等,都是值得深思的議題,也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好,因此,基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統,以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡,將是下一個基因時代的挑戰。

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