所谓南甜北咸,东辣西酸,萝卜青菜,各有所爱。纷繁世界中,不同地域的人饮食习惯各不相同。与人类同吃同住的狗狗的情况如何呢?比如,它们喝牛奶吗?人们的饮食习惯往往与当地农业和畜牧业的发展密切相关。在11000年到10000年前的新石器时代,牛在中东地区被人类驯化,从此,家牛出现了。在8400年前,家牛扩散到古希腊地区,7500年前扩散到中欧地区。
家牛能帮助人类劳动,提高劳动效率,同时,它们还为人类提供了肉、奶和牛皮等日常用品和食物。然而,家牛刚被驯化或者刚扩散到欧洲时,当地成年人并不能直接喝大量牛奶,因为这可能引起乳糖不耐受症。
什么是乳糖不耐受症呢?乳糖是奶中的主要糖分,需要乳糖酶分解后才能被吸收。哺乳动物婴幼儿的肠道中会大量表达乳糖酶,所以能将母乳作为主要食物。
但是,大部分哺乳动物成年后,肠道中缺乏乳糖酶,乳糖被肠道中的细菌分解,产生大量的气体,引发腹胀、腹痛和腹泻等症状,这就是乳糖不耐受症。如何避免乳糖不耐受症?早在七千年前,人类祖先们就给出了答案。他们发明了奶酪。在制作干奶酪过程中,大部分的乳糖被滤掉或被微生物分解,制成的奶酪既美味,又安全。
研究发现,北欧人群中乳糖酶耐受比例较高,而中东和南欧地区人群比例略低,亚洲和非洲非游牧民族人群的比例最低,这是为何?大概四千年前,欧洲人群的乳糖酶基因发生了突变,使得欧洲成年人的肠道中也会大量存在乳糖酶,从而可以像婴幼儿一样大量地喝牛奶。牛奶为人们提供了丰富的营养物质和水分,携带这个突变的人们更容易生存下来,从而使得这个突变在欧洲人群的频率不断提高,这就是正选择作用。
而现在的东亚人群中,绝大多数的成年人并没有这个突变。
近期,中国科学院昆明动物研究所张亚平院士团队,联合王国栋团队和云南大学的梁斌团队发现,乳糖酶基因在欧洲家犬中也受到正选择作用,并且证实了欧洲犬中的突变提高了乳糖酶的表达量,进而使得欧洲的狗习惯了牛奶。这些结果表明,欧洲的狗与人类在牛奶饮食上经历了相同或相似的进化历程,这就需要我们引入“趋同进化”的概念。趋同进化是指,不同的物种为了适应相似的生活环境,进化出相似性的表型或者分子水平特征的现象。
在过去的几万年里,家犬从欧亚大陆的灰狼一步步进化为陪伴人类的温顺狗狗,并随着主人的不同偏好和需求,在距今200多年内就选育出了形态各异的400多种现代品种犬。其实,除了犬类与人类在消化上的趋同进化现象外,很多动物在表型、生理和分子水平都存在趋同进化,是自然界普遍存在的现象。表型极其相似的两个物种,其亲缘关系可能非常远。比如生活在海洋里的鲸类,形态与鱼类趋同,但是鲸属于哺乳动物。
而鲸类具有发达的声呐系统,活动时主要依靠回声定位功能,傍晚常见的回声定位蝙蝠也是如此,回声定位蝙蝠靠嘴巴发出超声波,用耳朵接收折回来的声波,实现回声定位,可见鲸类与回声定位蝙蝠在回声定位存在趋同进化。在分子水平,与回声定位相关的基因Prestin、Cdh23和Otof也发现了趋同进化的突变位点。