很多人认为,进化是远古时代的事,现代人已经「定型」了。毕竟我们不再需要在丛林中躲避猛兽,不再需要为了生存而狩猎采集。科技和医疗的发展,似乎让我们摆脱了自然选择的压力。
但事实真的如此吗?从乳糖消化到高原适应,从智齿缺失到酒精反应,人类的基因仍在悄然发生改变。也许,进化从未停止,只是换了一种方式在我们身上延续。
饮用乳汁是哺乳动物的一个基本特征,但是,地球上只有人类成年后还能继续消化乳糖(虽然这部分人只占全球人口的 1/3)。
奶牛
大多数哺乳动物在断奶后就可以寻找其他营养来源,对乳汁的依赖性降低,也停止产生乳糖酶。
例如小猪在出生 5-18 天内,乳糖吸收能力下降 67%。由于乳糖酶的缺失,就出现了乳糖不耐症状。
世界上 2/3 的人在成年后停止产生乳糖酶,如果进食过多的奶制品,容易产生乳糖不耐症,引起胃痛,腹泻,呕吐等。这是由于乳糖进入结肠后被细菌代谢,发酵产生大量有害气体,导致胃部不适。
可是牛奶有很多好处,不仅营养丰富,还很好喝。
并且,牛奶作为一种食物来源,生产周期短,成本低,一只奶牛喂养得当可以反复产奶,简直完美!
怎么办?好想喝,但也不想肚子疼。
可以的,有一部分人先达到了牛奶自由!
大约 7500 年前在匈牙利平原上的人类出现的一种基因突变,使得成年后身体能继续产生乳糖酶,随之,这类基因席卷欧洲,约 90%的北欧人能够产生乳糖酶。高热量的奶制品也帮助他们在严寒的气候里生存下来。
目前全世界仅有 1.4 亿人(约占世界人口 2%)永久居住在高海拔地区,包括美洲的安第斯山脉,亚洲的青藏高原和非洲的埃塞俄比亚等。
人类 20 万年前走出非洲,向世界扩散,高原地带是最后集聚生活的地区之一。
普通人踏上高海拔地区,很容易出现高原反应(严重的缺氧综合症),疲劳,头晕,呼吸困难,严重的还伴有肺水肿和脑肿胀,出现生命危险。
然而,生活在高海拔地区的永久居民是怎么适应的呢?
生活在安第斯山脉的妇女
安第斯山脉纵贯南美大陆,全长 8900 千米,山脉有许多 6000 米以上的高峰,号称「南美洲脊梁」。安第斯高地居民血液中拥有更高浓度的血红蛋白,因此能够携带更多的氧气。他们在发育的过程中,肺泡面积也相对增加。
藏族妇女
青藏高原平均海拔 4500 米,被称为「世界屋脊」,高原上空气稀薄,气温较低。生活在高原上的藏人也有自己的适应性进化特征,他们的呼吸速率更快,肺活量更大,每次吸入的氧气更多。同时,与普通人相比,他们血液内有更高浓度的一氧化氮,有助于他们的血管扩张,增强血液循环。
而且,在不到 3000 年的时间里,藏人就进化出这种适应性特征,可以说进化速度惊人。
智齿是口腔牙槽骨上的第三颗磨牙,一般有上下左右对称的 4 颗。
有些人觉得自己没有智齿呀?
实际上它是被牙龈包裹着,像下图这样。
被牙龈包裹的智齿
在人类进化的道路上,我们的大脑挤满了头骨,下颚缩小,没有留给第三磨牙(智齿)的空间了。
并且在几千年前人类开始烹饪食物并发展农业之后,饮食变得更加柔软,不需要再咀嚼坚硬的食物。智齿的存在显得有点多余。
对于现代人来说,智齿还是个很麻烦的东西:一是智齿萌发的时候容易引起发热,脑壳子疼;二是智齿长得歪歪斜斜,顶歪隔壁的牙齿,或是嵌塞食物残渣;三是如果只有单个萌出的智齿,对颌没有相对应的牙,容易反复咬伤对颌,形成创伤性溃疡。
如果不长智齿该多好!
一项研究中智齿缺失的人口比例
几千年前,一种涉及 PAX9 基因的突变出现,导致患者第三磨牙(智齿)发育不全,智齿缺失。根据一项研究表明,韩国人的患病率达到了 41%,也就是说 10 个韩国人里面,有 4 个是没有智齿的!
人在饮酒后容易脸红,心率加快,俗称「上脸」。有人认为这是酒量好的表现,其实这是种危险的信号。
酒精反应,俗称「上脸」
在酒精代谢过程中有两种重要的酶和一个中间产物——乙醛。
简单介绍下酒精代谢过程:饮酒后,酒精(乙醇)在肝脏里被乙醇脱氢酶转化为乙醛,接着乙醛被乙醛脱氢酶转化为乙酸,最后被分解为二氧化碳、水和脂肪(所以饮酒也会变胖!)。
大约 80%的亚洲人都携带乙醇脱氢酶基因 ADH1B,同时,大部分中国人和朝鲜人都携带一种变异基因 ADH1C,在这两种基因的作用下,酒精会迅速地被转化为乙醛(速度提高 40-100 倍)。因此这部分人酒精代谢特别快,感受不到酒精带来的兴奋感。
如果仅仅是饮酒乏味也罢,但是大约 50%的亚洲人还携带一种线粒体变异基因 ALDH2,这种基因会抑制乙醛脱氢酶的活性,导致乙醛堆积无法被分解。而乙醛是引起脸红和红斑的罪魁祸首,也是一种致癌物质!
研究表明,饮酒脸红的人,每天喝两瓶酒,食道癌发生率是正常人的 6-10 倍。
综上,一大部分亚洲人,能够很快代谢酒精(体验不到饮酒的快感),还容易造成乙醛堆积(引起脸红并可能致癌)。
因此,「上脸」的人要尽量减少喝酒。
研究表明这种变异可能起源于中国中部的汉人,并随着汉人的南迁扩散到东南亚。
人类在数百万年的进化历程中,不断突破极限,成为万灵之长。其中最重要的特质之一是大脑的进化,脑容量从能人的 600 cm³ 左右增长至尼安德特人的 1600 cm³左右。
大部分人也理所当然地认为,随着人类的进化,大脑应该越来越大,然而研究表明,在过去的 2 万年间,人类的大脑容量一直在变小,下降了约 10%。
男性的脑容量从 1550 cm³减少到 1440 cm³,而女性的颅骨容量从 1500 cm³减少到 1240 cm³。
一种理论认为,随着社群壮大,劳动分工越来越细化,人类不需要那么聪明地活着。另外,大脑减少并不意味着智商下降,人类或许只是开发出不同的智力形式。
参考来源:
[1] Benjamin Phelan (23 October 2012). 「Evolution of lactose tolerance: Why do humans keep drinking milk?」
[2] Sanders R (1 July 2010). 「Tibetans adapted to high altitude in less than 3,000 years」. News Centre, UC Berkeley. UC Regents. Retrieved 2013-07-08.
[3] Khan S M , Khursheed A M , Abdul R S . Prevalence of Third Molar Agenesis: Associated Dental Anomalies in Non-Syndromic 5923 Patients:[J]. Plos One, 2016, 11(8):e0162070.
[4] Eng M Y , Luczak S E , Wall T L . ALDH2, ADH1B, and ADH1C genotypes in Asians: a literature review[J]. Alcohol research & health: the journal of the National Institute on Alcohol Abuse and Alcoholism, 2007, 30(1):22-27.
[5] Brooks P J , Enoch M A , Goldman D , et al. The Alcohol Flushing Response: An Unrecognized Risk Factor for Esophageal Cancer from Alcohol Consumption[J]. PLoS Medicine, 2009, 6(3):e50.
工业革命以来[1],人类生物学身体的演化趋势有:
人类站立时的平均重心位置在向后移动;
人类数万年来脑容量略微减少的趋势可能还在继续,亦有学者认为这是统计偏差;
冰岛等地的人群与受教育程度相关的等位基因突变减少[2];
对阿尔茨海默症、哮喘、多种过敏、高血糖、高血压、高血脂、心血管疾病等易感的基因突变在一些人群中所占的比例徐徐下降[3];
对骨质疏松和另一些疾病易感的基因突变在一些人群中所占的比例有所增加;
一些女性人群的更年期有所推迟、月经初潮年龄和首次生育年龄有所提前,女性适于首次生育的年龄是一项显著可遗传的性状,一项研究显示女性更年期每 200 年可能推迟 1 岁[4];
剖腹产在许多地区的滥用引起当地新生儿头围的增加,且当地产妇的骨盆宽度并未增加;
尼德兰等地的人群平均身高在过去两百年里急剧增加;
人类的面部继续了之前数千年间的缩短和狭窄化趋势,使得阻生智齿的发生率比数百年前有所升高,但同时缺失智齿的基因在人群中的占比延续了数千年来缓慢增加的趋势;
2017 年,一项研究发现 18 世纪初移居到美国的阿米什人群体里出现了对抗糖尿病并帮助维持端粒的基因突变,目前已经覆盖了他们人数的 24%,携带该突变的人平均寿命延长 10 年;
南非人群中对抗 HIV 的基因突变在我们眼前出现并扩张。如果 HIV 不能通过更高的基础突变率盖过人类的对策,数百年后南非人可能对 HIV 免疫;
平均体温下降——美国一项研究发现,从十九世纪六十年代以来,美国人的平均体温每 10 年下降 0.03 摄氏度;
在不同的现代人群中,解剖显示的遗存正中动脉发生率在 1.1%~35%不等:
2012 年一项印度的研究解剖了 60 条胳膊,显示遗存正中动脉在当地的发生率是 6.6%,2019 年波兰的一项研究解剖了 125 条胳膊[5],显示遗存正中动脉在当地的发生率是 4%,以上两项研究中,双臂都有遗存正中动脉现象的案例极少。
这是二十世纪末到二十一世纪初多项研究的情况:
此外,2020 年,研究人员通过正电子发射计算机断层扫描发现咽鼓管圆枕附近有一组密集排列的唾液腺[6],这玩意到底是本来就有,还是最近多少年里新出现的都不知道。
在当前条件下,可遗传突变的最主要来源是精子的突变。随着年龄的增长,男性的精子突变越来越多。这意味着男性平均寿命的增加、平均生育年龄的推迟可以增加人类的基因突变——2012 年的一项研究显示,男性每延迟生育 1 年,平均可以多产生 2 个单核苷酸突变。
参考来源:
[1] 工业革命以来,人类对环境造成的影响明显增加,气候变化和生活方式的改变都可以带来性状的变化(其中一部分可以表观遗传),原子时代以来释放到环境中的放射性物质、化学药物和微塑料等等都可以影响演化,而且稳定的环境和食物来源允许人类的各种单核苷酸突变在几代人间迅速扩散。
[2] https://doi.org/10.1073/pnas.1612113114
[3] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2868295
[4] https://doi.org/10.1073%2Fpnas.1104210108
[5] https://dx.doi.org/10.12659%2FMSM.912269
[6] https://doi.org/10.1016/j.radonc.2020.09.034