跟著主人，狗狗們?cè)絹碓竭m應(yīng)喝牛奶的日子了

　　出品：科普中國

　　制作：柳延虎 (中國科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所)

　　監(jiān)制：中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心

　　所謂南甜北咸，東辣西酸，蘿卜青菜，各有所愛。紛繁世界中，不同地域的人飲食習(xí)慣各不相同。與人類同吃同住的狗狗的情況如何呢？比如，它們喝牛奶嗎？

　　在11000年到10000年前的新石器時(shí)代，牛在中東地區(qū)被人類馴化，從此，家牛出現(xiàn)了。在8400年前，家牛擴(kuò)散到古希臘地區(qū)，7500年前擴(kuò)散到中歐地區(qū)。

　　家牛與牛奶 （圖片來源：Veer圖庫）

　　家牛能幫助人類勞動(dòng)，提高勞動(dòng)效率，同時(shí)，它們還為人類提供了肉、奶和牛皮等日常用品和食物。

　　然而，家牛剛被馴化或者剛擴(kuò)散到歐洲時(shí)，當(dāng)?shù)爻赡耆瞬⒉荒苤苯雍却罅颗Ｄ?，因?yàn)檫@可能引起乳糖不耐受癥。

　　什么是乳糖不耐受癥呢？

　　乳糖是奶中的主要糖分，需要乳糖酶分解后才能被吸收。哺乳動(dòng)物嬰幼兒的腸道中會(huì)大量表達(dá)乳糖酶，所以能將母乳作為主要食物。

　　但是，大部分哺乳動(dòng)物成年后，腸道中缺乏乳糖酶，乳糖被腸道中的細(xì)菌分解，產(chǎn)生大量的氣體，引發(fā)腹脹、腹痛和腹瀉等癥狀，這就是乳糖不耐受癥。

　　如何避免乳糖不耐受癥？

　　早在七千年前，人類祖先們就給出了答案。他們發(fā)明了奶酪。在制作干奶酪過程中，大部分的乳糖被濾掉或被微生物分解，制成的奶酪既美味，又安全。

　　牛奶飲食文化擴(kuò)散到歐洲的歷史（圖片來源：The milk revolution）

　　研究發(fā)現(xiàn)，北歐人群中乳糖酶耐受比例較高，而中東和南歐地區(qū)人群比例略低，亞洲和非洲非游牧民族人群的比例最低，這是為何？

　　大概四千年前，歐洲人群的乳糖酶基因發(fā)生了突變，使得歐洲成年人的腸道中也會(huì)大量存在乳糖酶，從而可以像嬰幼兒一樣大量地喝牛奶。

　　牛奶為人們提供了豐富的營養(yǎng)物質(zhì)和水分，攜帶這個(gè)突變的人們更容易生存下來，從而使得這個(gè)突變?cè)跉W洲人群的頻率不斷提高，這就是正選擇作用。

　　而現(xiàn)在的東亞人群中，絕大多數(shù)的成年人并沒有這個(gè)突變。這時(shí)，很多人想說：“不對(duì)呀，我也天天喝牛奶，為什么沒有乳糖不耐受的癥狀呢？”

　　實(shí)際上，乳糖不耐受的人并不是完全不能喝牛奶，而是不能喝大量牛奶。乳糖不耐受實(shí)驗(yàn)常用的劑量是一杯水含50g乳糖，大概相當(dāng)于一次飲用1升牛奶。

　　成年人乳糖酶耐受比例（圖片來源：The milk revolution）

　　跟著主人，狗狗們?cè)絹碓竭m應(yīng)喝牛奶的日子了

　　可你知道嗎？不僅歐、亞地區(qū)的人們對(duì)乳糖耐受程度不同，歐、亞地區(qū)的狗狗口味也各異，而歐洲家犬更能適應(yīng)牛奶飲食。

　　圖片來源：作者制作

　　這其實(shí)和歐洲人的飲食習(xí)慣息息相關(guān)！

　　在狗糧被發(fā)明之前，通常是主人吃啥，狗狗吃啥，生活在歐洲的狗狗也就會(huì)喝更多的牛奶。

　　近期，中國科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所張亞平院士團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合王國棟團(tuán)隊(duì)和云南大學(xué)的梁斌團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，乳糖酶基因在歐洲家犬中也受到正選擇作用，并且證實(shí)了歐洲犬中的突變提高了乳糖酶的表達(dá)量，進(jìn)而使得歐洲的狗習(xí)慣了喝牛奶。

　　這些結(jié)果表明，歐洲的狗與人類在牛奶飲食上經(jīng)歷了相同或相似的進(jìn)化歷程，這就需要我們引入“趨同進(jìn)化”的概念。

　　狗狗與人：相互陪伴 趨同進(jìn)化

　　趨同進(jìn)化是指，不同的物種為了適應(yīng)相似的生活環(huán)境，進(jìn)化出相似性的表型或者分子水平特征的現(xiàn)象。

　　除了咱們所談到的消化方面，其實(shí)狗和人類能量代謝和神經(jīng)等很多方面都表現(xiàn)出趨同進(jìn)化。比如，從狼到狗的馴化過程伴隨著飲食習(xí)慣的變化。

　　在一萬年以前，人類祖先以狩獵動(dòng)物和采集野果為主要生活方式，隨著農(nóng)業(yè)起源，大部分人類的狩獵-采集生活方式逐漸被農(nóng)業(yè)社會(huì)取代。在這個(gè)轉(zhuǎn)變過程中，人類和狗都逐漸適應(yīng)了淀粉類的食物。

　　圖片來源：Veer圖庫

　　研究發(fā)現(xiàn)，以高淀粉食物為主的人群唾液淀粉酶基因AMY1的拷貝數(shù)更多，也會(huì)表達(dá)更多的淀粉酶，以更好地消化淀粉類食物。

　　而狗狗也有相似的表型。農(nóng)業(yè)發(fā)展較早的地區(qū)的狗胰淀粉酶基因AMY2B的拷貝更多，基因的表達(dá)量也更高。

　　在過去的幾萬年里，家犬從歐亞大陸的灰狼一步步進(jìn)化為陪伴人類的溫順狗狗，并隨著主人的不同偏好和需求，在距今200多年內(nèi)就選育出了形態(tài)各異的400多種現(xiàn)代品種犬。

　　其實(shí)，除了犬類與人類在消化上的趨同進(jìn)化現(xiàn)象外，很多動(dòng)物在表型、生理和分子水平都存在趨同進(jìn)化，是自然界普遍存在的現(xiàn)象。

　　表型極其相似的兩個(gè)物種，其親緣關(guān)系可能非常遠(yuǎn)。比如生活在海洋里的鯨類，形態(tài)與魚類趨同，但是鯨屬于哺乳動(dòng)物。

　　而鯨類具有發(fā)達(dá)的聲吶系統(tǒng)，活動(dòng)時(shí)主要依靠回聲定位功能，傍晚常見的回聲定位蝙蝠也是如此，回聲定位蝙蝠靠嘴巴發(fā)出超聲波，用耳朵接收折回來的聲波，實(shí)現(xiàn)回聲定位，可見鯨類與回聲定位蝙蝠在回聲定位存在趨同進(jìn)化。在分子水平，與回聲定位相關(guān)的基因Prestin、Cdh23和Otof也發(fā)現(xiàn)了趨同進(jìn)化的突變位點(diǎn)。

　　最后，我們來看看，與其他動(dòng)物相比，能“跟著主人學(xué)會(huì)喝奶”的狗狗們有什么與眾不同的特點(diǎn)呢？

　　正在喝奶的狗狗 （圖片來源：Veer圖庫）

　　首先，家犬與人類關(guān)系密切，生活環(huán)境最為相似，研究家犬適應(yīng)環(huán)境的遺傳機(jī)制為解析人類的適應(yīng)性進(jìn)化提供了重要的參考。

　　其次，家犬也是重要的疾病模型。在家犬已知的809種疾病或性狀中，有503種是研究人類性狀或疾病的潛在動(dòng)物模型。其中，很多狗狗會(huì)患上的腫瘤，在組織學(xué)外觀、腫瘤遺傳學(xué)、生物學(xué)行為和對(duì)傳統(tǒng)治療的反應(yīng)上，與人類腫瘤極為相似，再加上狗狗龐大的數(shù)量，就為研究腫瘤的發(fā)生和進(jìn)程以及藥物的開發(fā)提供了極佳的模型。

　　目前，家犬適應(yīng)性進(jìn)化和疾病的遺傳機(jī)制的研究主要集中于挖掘相關(guān)基因的階段，對(duì)于基因是如何影響表型的研究還很缺乏。對(duì)家犬的研究仍需多學(xué)科團(tuán)隊(duì)的共同努力，以及社會(huì)各界的積極參與。

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