DNA和乳制品不兼容的蒙古人,如何拯救乳糖不耐?
2020-06-17 19:39

DNA和乳制品不兼容的蒙古人,如何拯救乳糖不耐?

本文来自微信公众号:造就(ID:xingshu100),作者:田晓娜,题图来自:IC photo


库苏古尔湖位于蒙古国首都乌兰巴托最北端,与俄罗斯相邻。 


哈特加尔是坐落在库苏古尔湖南岸的一个小村庄,周围草原环绕,散落着的毛毡蒙古包让人回想过去的日子,那时大多数蒙古人都还是自给自足的牧民。2017年7月,遗传考古学家克里斯蒂娜·沃瑞纳(Christina Warinner)来到这里,研究蒙古人与牛奶之间的复杂关系。


草原上的蒙古包


蒙古人与乳制品


在哈特加尔,有一个名为“牦牛保佑”的合作社,附近各家各户都把自己养的牛、山羊、绵羊和牦牛的收成集中起来,为游客提供家庭式乳制品。


在沃瑞纳的注视下,社员把牛奶变成了各种令人眼花缭乱的食物。在社员家里,牛奶可谓无处不在:从奶牛肿胀的乳房溅到木桶里,在牛粪燃烧的火上用铁锅炖着,挂在木条上的皮包里,在特制的炉子里冒泡,木格内壁上结了一层奶皮。妇女们甚至用乳浆洗手。


“与牧民一起工作是对五感的一种考验,”沃瑞纳说,“吃起来味道真的很重;闻起来味道也很重。这让我想起了女儿还小的时候,那时所有东西都有一股奶腥味。”


她走访的每个家庭灶台边上都放着半打或更多的乳制品。出售货物的牧民带来了一桶桶艾日格马奶酒,这是一种酒精含量稍高的碳酸饮料,完全由马奶制成。


蒙古包中随处可见的乳制品


外来者常会把艾日格和阿如勒弄混。阿如勒是一种发酸的奶酪,由凝结的牛奶制成,在阳光下曝晒几周后会变得非常坚硬,吃的时候最好舔着吃,或者泡在茶里软化,否则可能会磕到牙。


比亚斯拉格是一种用木板压制而成的圆形白色奶酪,相比之下吃起来更容易。此外还有一种烤过的凝乳,看起来有点像烤过的爆米花,干燥后放在布袋里能保存数个月。奶油状的凝乳被称为乌如木,是用富含脂肪的牦牛奶或羊奶精心制成,做好后被小心储存在羊胃做的袋子中。当冬天气温降到零下时,乌如木就是寒冬中温暖肠胃的最佳选择。


沃瑞纳最喜欢的是牛奶或牦牛奶做酒精饮料时留下的“麦芽浆”。她说:“蒸馏器底部的油性酸奶非常美味。”


然而,她的哈特加尔之旅并不是一趟美食之旅,而是为了解开一个谜:尽管这里到处都是各种各样的乳制品,但从基因上来看,95%的蒙古人都患有乳糖不耐症。然而,在没有霜冻的夏季,蒙古人身体消耗的热量有高达一半都是从奶制品中获取的。


以乳制品为生的蒙古人,95%都患有乳糖不耐症


藏在牙齿中的答案


科学家曾认为,牛奶和消化牛奶的能力密不可分。但是,沃瑞纳在蒙古的发现却提出了一个新的解释。她说,在她访问哈特加尔时,答案就在她身边,即使她看不见。


坐在由羊毛、皮革和木头建成的房子里,她看到的厨房与美国、欧洲的塑料和钢铁厨房截然不同,让她震撼。


蒙古人被各种微生物包围着:将牛奶发酵成各种乳制品的细菌、肠道里的微生物、浸泡在牛奶里的蒙古包上的微生物。这些看不见的生物与彼此、与环境、与我们的身体相互作用,构建了一个动态生态系统。


蒙古人被各种微生物包围着


这并奇怪。每个人体内、体表和周围都生活着数十亿微生物组成的小世界,就连我们体内也有几镑微生物在茁壮成长。研究人员将这个小世界称为“微生物群落”,它们在我们的健康中扮演了什么角色,这方面的研究才刚刚起步。


不过,其中一些群落比其他群落更多样化:沃瑞纳采集哈特加尔牧民生活中的微生物群落样本时,另一个团队已经证明,蒙古人的细菌群落与世界上其他更加工业化地区的细菌群落构成不同。


研究细菌所处的生态系统,也许有一天能解答为什么蒙古人能够消化那么多牛奶,并为帮助各地的乳糖不耐症患者提供一线希望。


沃瑞纳认为,深入研究蒙古包中的微生物世界,不仅能帮助更多人吃奶酪,还可以回答一个问题:为什么随着传统生活方式的消逝,痴呆、糖尿病和食物不耐受等所谓文明疾病正在增加?她相信,蒙古人3000多年来对细菌的控制,才是他们以奶制品为生的关键。


通过刮掉数千年前死去的草原居民牙齿上的物质,她能够证明千年以来牛奶始终在蒙古人的饮食中占据着重要地位。了解像他们这样的传统微生物群落和那些在工业化世界中普遍存在的微生物群落之间的差异,可能有助于解释伴随现代生活方式而来的文明疾病。


如今,沃瑞纳在马克斯·普朗克人类历史科学研究所的古代DNA实验室从事这项工作,该实验室位于一座高层生物科学机构二楼,俯瞰着德国耶拿的历史城区中心。


为了防止其他DNA污染样本,进入实验室需要半个小时的流程,包括对外来物消毒,从头到脚穿上泰维克连衣裤、外科口罩和眼罩。在实验室中,博士后和技术人员挥舞着钻头,从很久以前就死去的人的牙齿上采集牙菌斑碎片。在这里,沃瑞纳采集的许多蒙古样本被编目、分析和存档。


牙齿是了解过去信息的时间胶囊


沃瑞纳的研究之路始于2010年,当时她还是一名博士后研究员。那时她正在寻找一种方法,在有数百年历史的骨骼上找到传染病留下的证据。她从龋齿或蛀牙入手,这些地方的细菌已经侵入了牙釉质。为了观察更清晰,她花了很长时间清除牙菌斑,这是一种科学家称为“牙石”的矿物质沉积。那时还没有先进的牙科技术,这些物质就沉积在牙齿上形成了难看的棕色团块。


大约同一时期,荷兰莱顿大学的研究员阿曼达·亨利(Amanda Henry)把尼安德特人牙齿上刮下来的牙石放在显微镜下观察,发现有矿物层中有淀粉粒。这证明尼安德特人的饮食比较多样化,既有肉类,也有植物。


沃瑞纳听说后受到了启发,开始用同样的方法研究一个中世纪德国墓地里找到的标本。但用显微镜下观察时,大量保存完好的细菌阻碍了她的观察。“它们会挡住你的视线,模糊你的视野,”她回忆道。这些样品上满是各种微生物和人类基因,被一种坚硬的矿物基质保护着。


沃瑞纳在考古记录中发现了一种观察微小生物的方法,并利用这种方法来研究过去的饮食结构。“从来没有人想过,这可以是各种细菌DNA的来源。” 沃瑞纳说,“这简直是一个时间胶囊,可以让我们了解过去某个人的生活信息,而这些信息很难从其他渠道获得。”


对牙结石的研究,契合了人们对微生物日益增长的兴趣,使沃瑞纳在研究所地位的地位越来越高。2019年,哈佛大学聘请她担任人类学教授,她如今在马萨诸塞州的剑桥和耶拿两地奔波,负责两大洲的实验室。她的TED演讲浏览量超过200万次。她调侃说:“我从没想过自己的整个职业生涯,都是建立在人们花费大量时间和金钱试图摆脱的东西上。”


蒙古人消化牛奶的秘密


沃瑞纳发现,牙结石这种肮脏的牙齿堆积物里保存的不仅仅只有DNA。2014年,她发表了一篇文章,介绍了她最近的研究成果。她和同事观察了挪威格陵兰人的牙齿,试图探究为什么维京人仅仅几百年后就放弃了这个定居点。


研究发现,在该地区最早的移居者的牙齿菌斑中存在牛奶蛋白,而五个世纪后这种菌斑中几乎完全销声匿迹。沃瑞纳说:“用这种方法,我们能对过去人们饮食中的乳制品进行追踪。”


这一发现使沃瑞纳转而开始研究近代人类进化史上的最大谜题之一:成年人为什么要喝牛奶?



成年人为什么要喝牛奶?


从基因上来看,大多数人成年后都很难消化牛奶。少数人,其中大多数是北欧人,因为某种基因突变的原因,成年后还能分解牛奶中的关键糖分——乳糖。这种能力被称为乳糖酶耐受性,以处理乳糖的蛋白质乳糖酶命名。


直到最近,遗传学家还认为乳制品产业和喝牛奶的能力是相辅相成的,后来却发现事实并非如此。来自古代欧洲各地的DNA样本表明,即使在如今乳糖酶耐受性普遍存在的地方,直到公元前3000年才开始出现乳糖酶耐受性——而早在那之前,人们就开始驯养牛羊,食用乳制品。在基因突变之前的4000年中,欧洲人即使乳糖不耐受,却依然对乳制品情有独钟,沃瑞纳猜测可能是微生物在起着消化作用。


为了证明这一点,她开始寻找情况相似的地方,最后选择了蒙古:有证据表明,那里的放牧和驯养可以追溯到5000多年前。但是,沃瑞纳表示,并未找到蒙古人在数千年前就食用乳制品的直接证据——直到她从死者的牙结石中发现了乳制品存在过的证明。


远古牙菌斑显示,蒙古人食用乳制品已有千年历史(图片来源:Christina Warinner)


上世纪90年代,考古学家发掘了数千年前埋葬在大草原上的骸骨。2016年,在耶拿的实验室中,沃瑞纳和团队开始对骸骨的牙齿进行研究。一个黄豆大小的样本就足以发现牛奶、山羊奶和绵羊奶中的蛋白质。通过提取同一遗骸上的古代DNA, 沃瑞纳进一步证明了他们也没有乳糖消化基因——就像现代蒙古人一样。


沃瑞纳认识到,从如今的牧民体内和周围采集到的微生物样本,可能会是问题的答案。尽管据估计每20个蒙古人中只有1个会发生基因突变,拥有消化牛奶的能力,但世界上很少有其他地方像蒙古这样重视乳制品。他们庆祝节日时有乳制品,重大出行前还会向祖先祭祀乳制品,确保出行的安全和成功。甚至他们的比喻也是也离不开乳制品:“装满牛奶的木桶,气味永远不会消失”,意思是“本性难移”。


世界上很少有其他地方像蒙古这样重视乳制品


沿着古代DNA实验室的走廊往下走,是该团队过去两年中收集的数千个微生物样本,储存在零下40度的冰柜中,温度比蒙古的冬天还要低。样品五花八门,从比亚斯拉格奶酪到山羊粪便、牦牛乳房。数百个扑克牌大小的塑料袋是新手妈妈用来冷冻母乳的,里面装着生的、刚挤的骆驼奶、牛奶、山羊奶、驯鹿奶、绵羊奶和牦牛奶等等。


最开始,沃瑞纳以为,无论是过去还是现在的蒙古牧民,都是利用微生物分解各种乳制品,使之易于消化。这个过程和发酵有些相似,都是在细菌的辅助下,把麦芽变成啤酒,把葡萄变成葡萄酒,把面粉变成起泡的酵母。


发酵几乎是所有蒙古乳制品制作中不可或缺的一步。虽然西方乳制品生产中也有这一步,但帕尔玛奶酪、布里干酪和卡门贝尔干酪的发酵都是依赖真菌和小牛胃里的凝乳酶,使之口感更佳,但蒙古人保留了被称为发酵剂的微生物培养物,每次不会用完,留一点用于下次发酵。


人种学证据表明,这种做法已经存在了很长时间。在蒙古语中,这被称为“khorongo”,意思是财富或遗产。发酵剂就是活的传家宝,通常由母亲传给女儿,需要定期护理和喂养。团队成员比约恩·莱希哈特(Bjorn Reichhardt)说:“在几周、几月、几年、几代人的时间中,发酵剂被不断喂养。” 


莱希哈特说蒙古语,是个人种志学者,冷冻柜中的大部分样品都是他负责收集的。“蒙古人对待乳制品,就像对待婴儿一样。”这些微生物也像孩子一样,会受到成长环境的影响,每家的发酵剂微生物组成都略有不同。


2017年,在离开哈特加尔后,沃瑞纳启动了“传家宝微生物项目”(Heirloom Microbe project),对牧民制作乳制品的细菌进行识别分类。这个项目名称也体现了她的希冀:蒙古包里藏着被工业实验室和企业制造商忽视的菌株或物种。沃瑞纳猜想,也许会有一种新菌种,或者是蒙古人用来加工牛奶的微生物组合,是西方科学没有注意到的。


目前为止,她发现了肠球菌,一种人类肠道中的常见细菌,擅长消化乳糖,但在几十年前就从美国和欧洲的乳制品中消失了。她还发现了一些常见细菌的新菌株,比如乳酸菌。但是直到现在,沃瑞纳也没有发现任何完全不同的物种或发酵剂。


马克斯·普朗克研究所的人类学家马特乌斯·雷斯特(Matthaus Rest)与沃瑞纳合作,共同对乳制品进行了研究,他表示:“看起来并不存在我们想象中的超级细菌。”


但现实比想象更加复杂。不是某个先前未被发现的微生物菌株,而可能是一个复杂的微生物网络——精心维护的发酵剂、浸满牛奶的蒙古包、牧民的肠道菌群、他们搅拌桶中艾日格的方式——这些加起来,使乳糖不耐受的蒙古人对乳制品的喜爱成为现实。


沃瑞纳的项目现在有了一个新名字,“乳制品培养”,因为她越来越深刻地意识到蒙古的微生物群落可能不是归结于一些特定细菌。


“科学总是非常简单,”她说。“人们往往只看事物的一个方面。但如果我们想要了解乳制品,我们不能只看动物,或微生物群,或产品。我们必须审视整个体系。”


研究结果有助于解释另一种现象,这种现象影响着远离蒙古大草原的千千万万人。构成我们身上微生物群落的数十亿细菌并不是不交房租的无赖租客,相反它们在我们的健康中发挥着重大作用,帮助我们消化食物,调节免疫系统。


正在消失的细菌


然而,在过去两个世纪里,工业化、杀菌、抗生素等极大地改变了这些看不见的生态系统。在寿司、泰式炒饭和披萨等各种口味的美食背后,食物正变得越来越相似。


大型奶场甚至使用实验室培养的发酵剂生产酸奶、奶酪等发酵产品,这个价值12亿美元的行业握在少数几家工业生产商手中。据估计,那些仍在吃“传统”食物的人身上,约有30%的肠道微生物是我们大多数人缺乏的。


2015年,沃瑞纳的团队在亚马逊丛林的采猎者消化道中发现了一些细菌,这些细菌在食用典型西方食物的人体内已经几乎完全消失。


“人们总觉得,我们的饮食比父辈更加多样化、全球化,这可能不假,”雷斯特说,“但当你从微生物层面观察这些食物时,你会发现它们变得越来越空洞。”


看似多样化的饮食,其实越来越空洞


2019年10月, Science上的一篇综述论文收集了世界各地的实验室数据,调查这种日益减少的多样性是否会让我们生病。痴呆症、糖尿病、心脏病、中风和某些癌症有时被称为文明病,它们与城市的生活方式、饮食、加工食品和抗生素的传播息息相关。与此同时,克罗恩病和肠易激病等食物不耐受和肠道疾病也在增加。


将蒙古牧民的微生物群与其他饮食更加工业化的人进行比较,可以对我们失去了什么,以及如何恢复提供一些线索。确认缺失的微生物,可以改进人类微生物组疗法,了解添加益生菌的科学剂量。


但留给这些探索的时间可能已经不多了。


过去50年中,成千上万的蒙古牧民放弃了草原、牧群和传统生活方式,涌向乌兰巴托。大约150万蒙古人都在涌向首都,占全国人口近50%。


2020年夏天,沃瑞纳将带领团队重返哈特加尔和其他农村地区,收集牧民的口腔采样和粪便样本,这是蒙古传统微生物分类的最后阶段。最近她决定也对乌兰巴托的居民进行采样,看看城市居民在接受新食物、新生活方式、(很可能)简化的新微生物群落时,体内的细菌平衡是如何变化的。


沃瑞纳认为,一些重要的东西,如果看不见,就会丢失。


一些重要的东西,如果看不见,就会丢失


与世界各地野生动物保护主义者面临的问题相比,这是一个在尺寸上(但不是在规模上)存在巨大差异的难题。“如何恢复整个生态系统?”她不知道答案。“我不确定我们能否做到。我们正在尽最大努力记录、登记和归档尽可能多的文件,同时在努力找出答案。”


换句话说,仅仅保护蒙古的微生物是不够的。我们还需要延续几个世纪以来的传统知识和日常做法来保护它们。楼下陈列柜里陈列着其他民族的手工艺品——从曾经居住在哈佛土地上的马萨诸塞部落,到曾经统治着中美洲和南美洲大片地区的阿兹特克和印加文明——他们的传统连同他们培育的微生物网络都永远消失了。


“乳制品系统是有生命的,”沃瑞纳说,“它们不断被培育,已经存活了5000多年。你必须每天照料它们。在这个微生物系统崩溃之前,它还能承受多少变化呢?”


本文来自微信公众号:造就(ID:xingshu100),作者:田晓娜

本内容为作者独立观点,不代表虎嗅立场。未经允许不得转载,授权事宜请联系hezuo@huxiu.com
如对本稿件有异议或投诉,请联系tougao@huxiu.com
正在改变与想要改变世界的人,都在 虎嗅APP
赞赏
关闭赞赏 开启赞赏

支持一下   修改

确定

相关推荐