0

0
0

文字

分享

0
0
0

腸胃微生物也有時間觀念?! – 為你的腸胃微生物設定一個健康的生理時鐘吧

王輝斌
・2015/04/06 ・3250字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 541 ・八年級

立即填寫問卷,預約【課程開賣早鳥優惠】與送你【問卷專屬折扣碼】!

 

o-GUT-BACTERIA-facebook

在我們的腸胃道裡,居住著幾億的微生物群(Intestinal microbes),主要由細菌(bacteria)和原生物(protozoa)所組成。這些微生物的數量之多,在成人體內,平均占重2-6磅 (pound),是成人大腦平均重量的兩倍!更驚人的是,這些微生物已經被證實能夠調控宿主的生理時鐘,甚至是基因表現,因此也有「遺忘的器官」(forgotten organ)或是「第二大腦」(second brain)之稱。

腸胃道微生物的組成也被發現會隨著宿主的「作息」變化,由飲食節律調控。一篇在2014年10月發表在《Cell》上的研究顯示,腸胃道微生物的組成不僅有約日節律的變化,且受到宿主生理時鐘的控制,並進一步影響宿主的代謝功能。[5]

在這研究中,研究團隊每六小時所採樣的小鼠糞便,並以生物晶片微陣列(microarray)比對目前已知的微生物序列,發現小鼠內的腸胃道微生物組成有約日節律的變化 (diurnal changes)。有趣的是,當生理時鐘基因PER被突變 (PER-/-)後,微生物的約日節律變化也跟著不這麼明顯了!但若是把突變小鼠體內的微生物,移植到有正常生理時鐘的無菌鼠 (germ-free mice)體內,這些本來約日節律不明顯的微生物菌相又回復了它們的變化。證明了腸道微生物的約日節律變化,會受到宿主的生理時鐘影響 。

由生物晶片微陣列的結果和KEGG (詳列生物體內各種分子調控路徑的資訊平台)的比對顯示,與代謝相關的生化路徑最受影響,因此該團隊推斷宿主的飲食節律(也被生理時鐘調控)是造成腸胃道微生物菌相改變的主因。在這組實驗裡,控制組的小鼠沒有限制進食時間(free feeding); 而實驗組則有兩種不同的進食時間限制:一組小鼠只能在他們的活動期間 (active phase)進食,而另一組小鼠則被限制只能在他們應該休息的時間 (inactive phase)進食。研究團隊發現,活動期間進食的小鼠,與控制組有類似的腸胃道微生物菌相,而休息時間進食的小鼠則在相同時間軸上有著與前述兩組小鼠相反的菌向變化 (anti-phase)。這個結果證明了腸胃道微生物的菌相確實受到宿主的飲食節律的影響。(下圖)

圖三、腸胃道微生物的菌相受到宿主的飲食節律的影響 左圖是Bacteroides (屬於腸道微生物)在不同時間的多寡變化。ZT (zeitgeber time)是由實驗室所訂的環境時間: ZT 0 是燈亮的時間點 (light phase); ZT12 是燈熄的時間點 (dark phase)。小鼠是夜行性動物,因此藍色是活動期間進食而紅色則是休息時間進食的腸胃道微生物變化。 [5]
腸胃道微生物的菌相受到宿主的飲食節律的影響。
圖片是Bacteroides (屬於腸道微生物)在不同時間的數量多寡變化。ZT (zeitgeber time)是由實驗室所訂的環境時間: ZT 0 是燈亮的時間點 (light phase); ZT12 是燈熄的時間點 (dark phase)。小鼠是夜行性動物,因此藍色是活動期間進食而紅色則是休息時間進食的腸胃道微生物菌相變化。 [5]

為了證明當宿主的生理時鐘被擾亂時,同樣受到宿主生理時鐘調控的腸胃道微生物,與增高的代謝異常風險有關,研究團隊又設計了新的一組實驗:實驗裡的控制組和所有實驗組,都被餵飼高能量飼料 (hight fat diet, HFD),並透過操作環境的日夜變化給小鼠時差 (jet lag),干擾牠們的生理時鐘。

與先前的研究結果相符,因時差而生理時鐘被擾亂的實驗組,體重增加得比生理時鐘正常的控制組快 ,顯示牠們的脂肪合成與堆積受到影響。令人驚訝的是,當團隊給予實驗組小鼠抗生素,減少牠們的腸胃道微生物時,脂肪代謝異常竟然被抑制,與控制組無異。另外,他們把未處理抗生素的時差組的腸道微生物,移植到在正常日照環境下的無菌鼠體內時,無菌鼠體重在30天內由平均30g 上升到50g!這個實驗證明了,腸道微生物可以把時差的影響「投射」在新的宿主體內。

實驗的最後,該團隊還從剛經歷時差的人採集糞便,並把糞便所含微生物移植到無菌鼠體內,成功地在無菌鼠體內重現了體重快速升高的代謝異常結果。(下圖)

圖四、腸道微生物投射時差對代謝的影響在新的宿主體內 最左圖是該實驗設計的示意圖: 從計畫飛越跨時區的參與者身上,取得時差前 (黑色),經歷時差一天後 (紅色),和時差後14天 (藍色)的糞便採樣,並將該參與者的腸胃道微生物移植到無菌鼠身上。實驗結果顯示,即使無菌鼠是在無時差的正常光照環境下,期待謝功能如體重與血糖調節能力仍然受到所移植的腸胃道微生物的影響。[5]
腸道微生物投射時差對代謝的影響在新的宿主體內。
該實驗設計的示意圖(上),從計畫飛越跨時區的參與者身上,取得時差前 (黑色),經歷時差一天後 (紅色),和時差後14天 (藍色)的糞便採樣,並將該參與者的腸胃道微生物移植到無菌鼠身上。實驗結果顯示,即使無菌鼠是在無時差的正常光照環境下,其代謝功能如體重(下左)與血糖調節能力(下右)仍然受到所移植的腸胃道微生物的影響。[5]

我們是怎麼得到這些微生物呢?

也許很難相信,但是在媽媽生產前,我們在子宮內處於一種接近「無菌」的狀態,是在生產過程中才投過與母親產道接觸 (自然產) 或皮膚接觸 (剖腹產) 接種(colonization)這些微生物。出生後的半年內,微生物的數量和種類會劇烈地增長變化。一年後,這些微生物菌相趨於穩定。[1] 因此,嬰兒時期所接觸到的細菌會決定我們接下來的一生會帶有那些菌群:剖腹生產和自然生產的嬰兒也會帶有不同的菌群;喝母乳的寶寶也會和喝配方奶粉的寶寶有不一樣的菌群,不同的菌群則影響寶寶的抵抗力。

大小鼠因為在接種微生物的過程跟我們很接近,因此被廣作為研究腸胃道微生物影響力的模型(model)。

圖二、腸道微生物在生產時接種並於出生後漸趨穩定 圖中藍色點 (facultative bacteria)和橘色點 (anaerobic bacteria)代表不同品種的細菌。齧齒類 (rodent)和人類一樣,在生產前 (prenatal state),身體內處於無菌的狀態 (sterile state),並於出生時接種,產後(postnatal state)可以看到微生物菌群數量逐漸變多,種類也逐漸多樣化。
圖二、腸道微生物在生產時接種並於出生後漸趨穩定
圖中藍色點 (facultative bacteria)和橘色點 (anaerobic bacteria)代表不同品種的細菌。齧齒類 (rodent)和人類一樣,在生產前 (prenatal state),身體內處於無菌的狀態 (sterile state),並於出生時接種,產後(postnatal state)可以看到微生物菌群數量逐漸變多,種類也逐漸多樣化。

 

在腸道裡的微生物如何控制我們的腦袋?

腸胃道微生物能夠影響人類的生理或心理,比如記憶與學習 [2],焦慮或抑鬱的情緒 [3],和食慾 [4]。既然能夠影響我們的記憶、學習能力、以及心理,腸胃道微生物一定有某些方式可以跟我們的大腦「溝通」。最近的研究讓我們對腸道微生物與大腦的溝通有了更深一層的認識,這些微生物可以透過神經路線(neural pathway)、免疫路線(immunological pathway)和微生物釋放物(gut releasing chemicals)作為與大腦溝通的方式:

神經路線

腸道微生物能夠活化迷走神經(vagus nerve),並將訊息上送至大腦中央神經系統。

免疫路線

另一個腸胃道微生物影響大腦的方式是活化免疫反應。 事實上,這並不讓人意外;腸胃道作為體內接觸外來物的第一線器官,有很多免疫細胞聚集在那裏隨時待命。不正常的腸胃道微生物會造成免疫上的失調,而不正常的免疫活動很早就知道與許多疾病有關聯。

微生物釋放物

腸胃道微生物能釋放的化學物質包括了Ƴ-胺基丁酸(GABA)和色胺酸(tryptophan)。GABA是神經細胞溝通非常重要的神經傳導物,而色胺酸是血清素(serotonin)的前導物(precursor);血清素調控著我們的情緒和食慾。目前有非常多的報告指出,自閉症譜系障礙(Autisim Spectrum Disorder,ASD)患者有不正常的腸胃道微生物菌相。

總結

一直到最近科學家,才得以一窺這個腸內神經系統的網路,對「下移的大腦」嘖嘖稱奇。被擾亂的生理時鐘系統也影響著這個精緻的腸-腦網路。雖然這篇文章所參考的研究,是腸道微生物節律會被宿主的錯誤的生理時鐘干擾,但別忘了,這個網路是雙向溝通的!也就說,腸胃道微生物也有可能反過來影響大腦的生理時鐘。也許有一天,我們能夠減簡單單的喝下優酪乳,透過益生菌減緩甚至治療失眠和時差所帶來的困擾。

參考文獻

  1. Grenham S, Clarke G, Cryan JF, Dinan TG: Brain–Gut–Microbe Communication in Health and Disease. Frontiers in Physiology 2011, 2:94.
  2. Hsiao Elaine Y, McBride Sara W, Hsien S, Sharon G, Hyde Embriette R, McCue T, Codelli Julian A, Chow J, Reisman Sarah E, Petrosino Joseph F, et al: Microbiota Modulate Behavioral and Physiological Abnormalities Associated with Neurodevelopmental Disorders. Cell 2013, 155:1451-1463.
  3. Forsythe P, Sudo N, Dinan T, Taylor VH, Bienenstock J: Mood and gut feelings. Brain, Behavior, and Immunity 2010, 24:9-16.
  4. Norris V, Molina F, Gewirtz AT: Hypothesis: Bacteria Control Host Appetites. Journal of Bacteriology 2013, 195:411-416.
  5. Thaiss Christoph A, Zeevi D, Levy M, Zilberman-Schapira G, Suez J, Tengeler Anouk C, Abramson L, Katz Meirav N, Korem T, Zmora N, et al: Transkingdom Control of Microbiota Diurnal Oscillations Promotes Metabolic Homeostasis. Cell 2014, 159:514-529.
文章難易度
王輝斌
4 篇文章 ・ 0 位粉絲
台灣大學動物科學技術學系畢業, 目前就讀於加州大學洛杉磯分校 (UCLA),攻讀生理學碩士, 研究領域是生理時鐘和神經科學, 希望能分享一些科普知識讓大家注意這好玩的時鐘。目標是透過這個身體內預設的時間系統, 加強個人的健康維護與藥物利用, 也希望能夠認識其他領域的朋友, 透過跨領域合作的方式, 讓生理時鐘這個領域在台灣受到重視。

0

1
0

文字

分享

0
1
0
準備出國啦!Surfshark VPN 快趁黑五買起來,上網購物最安心
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/11/01 ・2113字 ・閱讀時間約 4 分鐘

立即填寫問卷,預約【課程開賣早鳥優惠】與送你【問卷專屬折扣碼】!

 

本文由 Surfshark VPN 贊助。

兩、三年以來的防疫生活,終於迎來全面 0+7 的這一天啦!返國之後不再需要隔離的一天來了,冰友們,你是不是已經收拾好心情、收拾好行李,在進行機+酒的比價了呢?除了規劃好出國行程、找好景點與美食店家,想要讓自己不可或缺的網路生活也更加安全,一定要趁即將到來了感恩節黑五期間,把超優惠的 Surfshark VPN 服務買起來,為自己的網路生活加買最平安的保險!

Surfshark 黑五限時 18 折折扣,額外加送兩個月
專屬連結:https://lihi2.cc/8XwRN

在疫情下,網購成為了更多人的日常。不僅各樣的在地購物節為網友帶來眾多優惠,全球化的購物活動,台灣當然也不會缺席!美國感恩節(Thanksgiving)都是 11 月第四個星期四,但是感恩節後的週五,便是聖誕節前的購物佳期啟動日,這一天通常都會業績超標(在收支表上呈現正向收入(顯示為黑色字體,而非赤字的紅色字體),各家的瘋狂優惠都會在黑五祭出!相信許多精打細算的朋友,對黑五購物節絕對不陌生(很可能還搶過很多優惠!!)

網購怎能漏掉「亞馬遜」!

雅虎奇摩之於台灣,就像是亞馬遜(Amazon.com)之於美國那麼的有名!絕對也是什麼都賣、什麼都不奇怪的最佳代表。

如果你平常就很喜愛一些美國品牌,趁著黑五的日子到亞馬遜清空購物車,覺對優惠不會讓你失望。這時候,透過 Surfshark 連線到亞馬遜美國站,絕對會顯示的價格絕對讓你眼睛為之一亮,這時候最新搭載 M2 晶片的 iPad Pro,獨家支援動態島顯示的 iPhone 14 Pro,絕對是最好入手的時機。除此之外,亞馬遜平台經典的 Kindle 閱讀器,也是超合適的禮物,送禮自用兩相宜啊!另外要特別留意,購買時可以確認商品有沒有幫忙送到台灣,如果還沒有,可以先跟美國的朋友確認一下,邀請他們回國時幫你一起帶回來!

跨國追劇最爽快

對於喜愛追劇的朋友,品味可能相當豐富且多元,畢竟欣賞優秀影視作品,不現語言,更是不限地區啊!只不過,若是你訂閱 Netflix 等跨國 OTT 服務,都會有各地不同的上架影視作品,可能會讓你無法在第一時間就能夠立即「追」到劇,讓你等得心癢癢!還好這一切只要連上 Surfshark VPN 都能解決,Surfshark 支援超過 100 國的 VPN 連線,無論你想看韓國、日本還是哪一國的最新戲劇,通通讓你一秒追到最新進度!

Surfshark 黑五限時 18 折折扣,額外加送兩個月

專屬連結:https://lihi2.cc/8XwRN

出差大陸翻牆超方便

在過往出國、返國都需要隔離的階段,肯定讓不少工作上需要經常往返多國之間的朋友,感到生活驟變。所幸,在防疫政策解封之後,一切都可逐漸恢復正常。對於經常有需要到中國大陸出差的朋友,肯定都會感受到網路斷聯的不方便,因為無論是 LINE、Facebook Messenger、YouTube、Gmail 等你可很能天天都在使用的網路服務,大陸都無法使用。這還不打緊,連跟家人、朋友報平安也很不便。這時候 Surfshark 連上,就可以幫助你輕鬆「翻牆」,跟台灣親人網路無距離!

 

上網不留痕跡,不被追蹤最自由

對於一個人來說,最私密的資料之一,除了你的個資,就屬我們每天耗費大量時間逗留的網路。我們所在網路上留下的痕跡,絕對是超真實的自己,當然你不會期待這樣的自己被「搜尋引擎」、「網路廣告」公司了解得太透徹,好像你在網路上的一言一行,都被監視著。

..0000000\0;也可隱藏IP位置,避免被廣告商追蹤;更可以為你我阻擋惡意程式、釣魚軟體等,讓你防止被攻擊,以及被網路充斥的廣告打擾,好處多又多!

如果對於 Surfshark 還覺得不夠熟悉的話,不得不告訴大家,今年 Surfshark 榮獲第六屆 CyberSecurity Breakthrough 頒發的「VPN 年度最佳解決方案」(VPN Solution of the Year),也就是成為今年最推薦的 VPN 方案。CyberSecurity Breakthrough 是全球領先的獨立市場情報組織,致力於表揚當今全球資訊安全市場上的頂尖企業、技術和產品。有了他們「掛保證」,代表 Surfshark 絕對是品質、信譽都讓你安心的VPN 服務。

講了這麼多,是不是讓你感到很心動了。如果你原本就是網路重度使用者,用來上網的設備是樣樣都有,Surfshark 一個帳號就能支援所有設備,CP 值超高!趁著年度超狂黑五購物節的到來,送給你自己兩年安心無虞的網路生活,肯定是送自己的最好禮物!

Surfshark 黑五限時 18 折折扣,額外加送兩個月
專屬連結:https://lihi2.cc/8XwRN

文章難易度
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
155 篇文章 ・ 268 位粉絲
充滿能量的泛科學品牌合作帳號!相關行銷合作請洽:contact@pansci.asia

0

1
2

文字

分享

0
1
2
吃宵夜、晚進食=變胖凶手!想瘦身就早點吃飯吧!
Peggy Sha
・2022/11/16 ・1569字 ・閱讀時間約 3 分鐘

立即填寫問卷,預約【課程開賣早鳥優惠】與送你【問卷專屬折扣碼】!

 

減肥的黃金守則之一就是:不要吃宵夜!但如果嘴饞該怎麼辦?只要沒有超過一天的熱量額度,應該沒關係……吧?

如果你也是這麼想的,那可就大錯特錯了!

最近一項由布萊根婦女醫院(Brigham and Women’s Hospital)團隊發布在《Cell Metabolism》期刊上的研究就發現:吃飯不只要吃得好、吃得巧,抓對 timing 更重要!

接下來,就讓我們有請師爺(誤)研究團隊來為您解釋解釋:什麼叫 timing?

飯!是一定要吃的,不吃不行!但是吃的「Timing」很重要。 圖/IMDb

想減肥只要少吃多動就可以了?情況沒有你想得那麼簡單!

一般說到減肥,大家腦袋中浮現的不外乎「管住嘴、邁開腿」這六個字,不過,其實少吃多動等改變只能產生暫時的效果,因為在飲食之外,還有一系列非常複雜的因素會影響能量平衡、增加肥胖風險,而其中一個重要的因素,便是我們身上的晝夜節律系統 aka 生理時鐘。

過去已經有不少研究發現,較晚吃飯會增加肥胖風險、增加體脂、降低減肥成功率,不過,背後的原因的到底是啥卻沒人清楚。

於是,布萊根醫院「晝夜節律和睡眠障礙部門」中的成員們決定迎接挑戰,來解開這個神祕的難題。他們找來了 16 位 BMI(身體質量指數)落在過重和肥胖範圍中的患者,在實驗開始前,所有人都要嚴格遵守固定的作息表和用餐內容,而後前往實驗室分別進行兩套飲食方案。

你習慣每天早餐嗎? 圖/Pexels

方案一:愛吃早餐組,每天 9 點乖乖吃早飯,一天三餐、餐餐不落,六點前吃晚餐。

方案二:晚點吃飯組,跟另一組吃同樣的東西,但跳過早餐,改吃午餐、晚餐和宵夜,宵夜會在 9 點~10 點間吃。

晚吃飯真的母湯!更容易餓還不易消耗

不管早吃飯還是晚吃飯,所有參與者到了 12 點都得乖乖上床睡覺,隔天早上 8 點起床,這樣持續六天,每天都要定期匯報自己飢餓程度和嘴饞程度,然後三不五時讓研究者們量個體溫、確認下能量消耗、抽點血……。

結果發現呢,較晚吃飯會讓人們更容易餓,想吃東西的慾望和想吃的量都會增加,還會想吃澱粉類和肉類食物。

較晚吃飯會增加想吃澱粉類和肉類的慾望。圖/GIPHY

除了這些主觀的回饋外,我們體內的激素也會隨著吃飯的時間而改變:比如說,一種叫做「瘦素」(Leptin)的激素會下降,而當這種激素的濃度下降,我們就比較容易覺得餓。更慘的是,晚吃飯還會降低我們的核心體溫,並讓我們燃燒的卡路里的速度變慢、總數變少,平均每天會少消耗約 5.03% 左右的熱量。

此外,晚吃飯也會影響讓我們體內脂肪組織的代謝,比如說,它會讓 PLD6、DECR1、ASAH1 幾個負責分解脂質的基因表現量下降,反之,負責脂質合成的 GPAM、ACLY、AACS、CERK 等基因表現則會增加。根據過去的相關研究,可以推斷這樣的變化會讓身體減少脂肪分解、增加脂肪生成,也就是說:你的身體會更容易自己囤油啦!

在對的時間點吃飯!圖/GIPHY

綜合這種種觀察結果,晚吃飯不僅會增加食慾、增加攝取量,還會減少熱量消耗、容易累積脂肪,總而言之,就是讓整體肥胖風險 Up Up 啊!所以說你愛吃宵夜的各位啊,還是快快將手上那罪惡的食物收起來吧!如果真的很想吃,那就早點吃飯吧!

參考資料

  1. https://www.sciencedaily.com/releases/2022/10/221004121928.htm
  2. https://www.cell.com/cell-metabolism/fulltext/S1550-4131(22)00397-7
Peggy Sha
68 篇文章 ・ 387 位粉絲
曾經是泛科的 S 編,來自可愛的教育系,是一位正努力成為科青的女子,永遠都想要知道更多新的事情,好奇心怎樣都不嫌多。

1

1
1

文字

分享

1
1
1
歐洲人克服乳糖不耐,少拉肚子就是達爾文贏家?
寒波_96
・2022/09/16 ・3812字 ・閱讀時間約 7 分鐘

立即填寫問卷,預約【課程開賣早鳥優惠】與送你【問卷專屬折扣碼】!

 

牛奶、羊奶等生乳中含有乳糖(lactose),可以被乳糖酶(lactase)分解。但是小朋友長大以後,乳糖酶基因便不再表現,失去消化乳糖的能力。幾千年前,世界各地卻出現多款基因突變,讓人能一輩子保有乳糖酶。2022 年一項針對歐洲的研究提出觀點:這項能力之所以受到天擇喜好,是因為能避免拉肚子!?

人類如今也發明去除乳糖的牛奶。圖/被拍電影耽誤的置入性行銷之神──Michael Bay 麥可貝

史上最強遺傳適應,演化過程出乎意料?

人類原本和眾多哺乳動物一樣,小時候依賴母乳餵食,長大後不再喝奶,乳糖酶也失去作用。但是隨著人類馴化牛、羊等動物,即使是成年人也常有機會吃奶。

另一方面,由於乳糖酶基因外頭的調控位置突變,使得許多歐洲、非洲人的酵素在成年後可以持續作用,稱為乳糖酶持續性(lactase persistence,簡稱 LP,也就是乳糖耐受),而且同樣效果的不同突變,至少獨立誕生過 5 次。

具有某方面優點,使得存在感增加的 DNA 變異,稱作遺傳適應(genetic adaptation)。已知的人類案例非常多,天擇的影響力有強有弱,LP 算是受到最強烈天擇力量的基因之一。

由此推敲,當人類開始養牛、養羊,又吃奶以後,同時衍生 LP 應該是順理成章的事?然而,一系列考古學、遺傳學、古代遺傳學的探索,卻徹底打破上述看似合理的推論。

首先,考古學調查發現人類在中東馴化牛、羊,吃奶的歷史至少有 9000 年,接著距今 7000 年前已經引進歐洲多處。再來,由遺骸中直接取得古代 DNA 得知,LP 遺傳變異要等到 4000 多年前才出現,而且超過 3000 年前都還很小眾,最近 2000 年內才大幅提升存在感。

顯而易見,人類開始吃奶的年代,比獲得成年後消化乳糖的能力,更早好幾千年。 2022 年新發表的研究透過更廣泛的取樣分析,再度確認這件事。

由陶器中取樣乳脂質的地點和年代。圖/參考資料 1

再度確認:吃奶比遺傳突變更早好幾千年

隨著技術進步,如今有好幾種方法判斷古代人會不會吃奶,像是分析牙結石中的乳蛋白、容器中的乳脂質等等。新研究偵測陶器中的乳脂質,包括以前發表 188 處,以及新取得 366 處,總共 554 處中東、歐洲的遺址中,得知 6899 件乳製品存在的紀錄。

吃奶的文化能追溯到中東,新石器時代擁有農業的人群,帶著他們的牛、羊一起移民歐洲,也將吃奶文化傳入歐洲。到了距今 7000 年前,歐洲各大地區已經出現乳製品。也許不見得會直接喝生乳,不過肯定存在起司等生乳加工的食品。

比較特殊的是巴爾幹半島,現在的希臘。那時居民會養牛,養羊,吃肉肉;但是分析超過 870 件陶器,完全見不到乳脂質的蹤影。此處或許更晚才建立起吃奶文化。

總之,7000 年前吃奶文化已經廣傳歐洲各地。相比之下,比對不同年代、地點的死人骨頭取樣,消化乳糖的 LP 遺傳變異最早在 4600 年前現蹤,比吃奶晚很多。

而且 LP 出現一段時間後,存在感依然非常低,距今 3000 到 5000 年前的青銅時代,LP 並沒有什麼過人之處。到此為止,LP 只能說是人類族群中的一款普通變異,還不能算是遺傳適應。

不同年代,歐洲各地的吃奶狀況。距今 7000 年前之際(5000 BC)吃奶已經相當普及。圖/參考資料 1

現代社會:能代謝乳糖沒有好處,不能代謝只有小小壞處

儘管比本來以為的晚很多,LP 遺傳變異在歐洲族群的比例,還是於最近 3000 年內明顯上升。它到底因為什麼優點才受到天擇青睞,歷來爭論不休,有人提出營養、維生素D 等假說,可是都缺乏決定性的證據。

搜集幾十萬人遺傳資訊的英國生物樣本庫(UK Biobank),近來被大量用於各色分析。這項研究從中探討 LP 的影響,分析對象中大部分人具有 LP,少數人沒有(論文用語是 lactase non-persistent,縮寫為 LNP,也就是乳糖不耐)。比對得知,LP 並不會影響喝奶、食用乳製品的行為。

直接喝奶才有乳糖代謝的問題,加工成起司等乳製品可以避免,但是「問題」也許不是真的問題。更進一步比對,LP 對於健康狀況也沒什麼影響。簡單說就是:對 33 萬位英國人的分析發現,LP 與否,無關緊要。

加上其餘資訊推論,現代社會在正常情況下,缺乏 LP 大概就是喝奶拉肚子,不是什麼嚴重的問題。例如隨著中國經濟發展,沒有 LP 的中國人大量喝奶,多數也沒怎麼樣。

這也符合台灣人的經驗,台灣人配備 LP 的比例不高,可是隨著飲食習慣改變,多數人也就是這樣喝奶。另外喝奶會改變人的腸道菌,影響消化狀況,也是一個影響因素。

普遍缺乏 LP 的台灣人,很多人也是生乳照樣喝。圖/[廣宣] 牛奶妹 徵求中興大學牧場鮮奶長期訂戶

飢荒、疾病,時代力量的逆境考驗?

為了解釋歐洲歷史上 LP 比例的大幅上升,許多論點提出喝奶的優點,但是想想頗有可疑。把鮮奶加工製成乳製品,就能輕易抵銷 LP 問題,即使是飢荒時節也不例外;不能直接喝奶也不會餓死,吃起司就好。在營養加分方面,能喝奶真的有什麼優勢嗎?

由人群中遺傳變異的比例變化,我們能評估天擇影響的結果,但是不見得能抓到當初天擇真正的目標。新研究的分析指出,LP 的意義似乎不在創造優勢,而是避免劣勢。

跑完一大堆統計分析後,有兩項因素和 LP 的關聯性最高。一項是人口數量的波動,另一項是人口的密度。論文的解釋是,人口數量波動和飢荒有關(飢荒讓人口減少),密度和傳染病有關(人變多會增加傳染病的機率)。

沒有 LP 的人直接喝奶,副作用往往是腹瀉,在豐衣足食的現代社會多半沒有大害,還能刺激代謝,順便減肥;雖然對某些人而言,拉肚子依然是困擾的問題。

至於營養不良的人,腹瀉更可能出問題;某些疾病下,拉肚子造成脫水,容易重傷害健康。時常被營養不良、傳染病、飢荒等災厄糾纏,是古代的常態。

由此推論,不論是饑荒的短期逆境,或是傳染病的長期逆境(論文沒有特別討論,我想也包括寄生蟲?),配備 LP 的人由於能少拉肚子,生存機率也會大一點。

不同地區的人群,在不同年代的 LP 人口比例。圖/參考資料 1

魔鬼藏在拉肚子?

影響最大的年齡層可能介於 5 到 18 歲。此一小大人的階段,乳糖酶將漸漸失去作用;營養不良、體弱多病的人身體比較脆弱,拉肚子是要命的事,這或許正是天擇的目標!

古時候衛生狀況不佳,拉肚子大概很常見,而未成年人的死亡率也遠勝現在,小孩死掉並不意外。在此之下,能減少拉肚子的 LP 遺傳變異,長期累積下來,正面影響力或許頗為可觀。

這項研究的說法是否正確?它仍不足以算是決定性的證據,不過脈絡頗有道理。非洲也有多個獨立誕生的 LP 遺傳變異,相較於歐洲了解少很多,這是個潛在的研究方向。

另外不可忽視,讓乳糖酶維持作用的 LP 遺傳變異,也受到飲食習慣、生活背景影響,不單純是遺傳的事。例如自古牧業發達的蒙古、哈薩克,居民的 LP 比例一直很低,幾千年來也活得很好。少拉肚子也許能解釋歐洲的狀況,其餘地區不宜過度延伸。

延伸閱讀

參考資料

  1. Evershed, R. P., Davey Smith, G., Roffet-Salque, M., Timpson, A., Diekmann, Y., Lyon, M. S., … & Thomas, M. G. (2022). Dairying, diseases and the evolution of lactase persistence in Europe. Nature, 1-10.
  2. The mystery of early milk consumption in Europe
  3. Famine and disease drove the evolution of lactose tolerance in Europe
  4. How humans’ ability to digest milk evolved from famine and disease
  5. Ancient Europeans farmed dairy—but couldn’t digest milk

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

所有討論 1
寒波_96
175 篇文章 ・ 674 位粉絲
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》。