對現(xiàn)代人來說，不管是不是適量，酒精對健康都是有危害的。不過，如果你是生活在1000萬年前的一只猿，那有福消受酒精能讓你在環(huán)境條件不好時，更容易活下去。一項新研究發(fā)現(xiàn)，人類祖先攝入酒精的歷史遠(yuǎn)早于人類開始主動發(fā)酵的歷史。通過對乙醇脫氫酶4基因的演化進(jìn)行分析，研究者發(fā)現(xiàn)，大約1000萬年前，這個酶上一個單氨基酸突變，增強了人類祖先的酒精代謝能力，這一改變可以讓人類祖先在食物短缺時，能夠從過熟果實中獲得營養(yǎng)。研究論文^[1]于12月2日發(fā)表在《美國科學(xué)院院刊》（PNAS）上。果殼網(wǎng)科學(xué)人就此對論文第一作者，圣達(dá)菲學(xué)院的生物學(xué)副教授馬修·卡里根（Matthew Carrigan）進(jìn)行了采訪。

對于人類祖先何時開始接觸乙醇（酒精）這個問題，人們有不同的見解。有人認(rèn)為當(dāng)農(nóng)業(yè)足夠發(fā)達(dá)，人們開始儲存吃不完的食物后，乙醇才作為一種人們主動發(fā)酵的產(chǎn)物登上了餐桌（大約9000年前）；而另一種觀點則認(rèn)為，早在8000萬年前，靈長類開始攝食植物果實時，就已經(jīng)接觸了果實中自然發(fā)酵產(chǎn)生的乙醇。研究者希望利用古遺傳學(xué)（paleogenetics）的方法，來探究人類代謝乙醇能力的演化過程。

野外觀察中科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，黑猩猩經(jīng)常會被到那些幾千米外腐爛果實散發(fā)出來的氣息吸引，并且矢志不渝的找到它們大吃一頓。圖片來源：janegoodall.org

乙醇的代謝需要多種酶的參與，研究者選定了乙醇脫氫酶4（ADH4）基因作為研究對象，來比較現(xiàn)代人和人類祖先的ADH4對乙醇的代謝效率。卡里根解釋道：“ADH4能夠代謝包括乙醇在內(nèi)的多種醇類，它主要分布在上消化道（口腔、食道和胃部），因此ADH4是最先接觸食源性乙醇的幾種酶之一。另外我們還發(fā)現(xiàn)，ADH4也能有效代謝幾種在植物中常見的大分子醇類，包括香葉醇（geraniol）。因此，對于植食性的靈長類動物來說，ADH4對醇類的消化可能也起到了重要的作用。”

研究者根據(jù)7000萬年前至今的靈長目動物的ADH4基因序列，合成出了9種ADH4，對它們代謝乙醇和香葉醇等醇類的效率進(jìn)行了比較分析。結(jié)果顯示，人類（Homo sapiens）和紅毛猩猩（Pongo pygmaeus）的共同祖先不能有效地代謝乙醇，但卻能夠代謝廣泛存在于植物中的香葉醇等其它醇類；而當(dāng)人類、黑猩猩（Pan troglodytes）和大猩猩（Gorilla gorilla）的共同祖先與紅毛猩猩分家時，前者的ADH4基因發(fā)生了單一位點突變，使其代謝乙醇的效率一下增加了40倍，而代謝香葉醇的效率則有所下降。這種ADH4也是現(xiàn)代人類、大猩猩和黑猩猩體內(nèi)的常見形式。

不同靈長目動物的ADH4對不同底物的氧化效率。紅色代表人類、大猩猩和黑猩猩共同祖先，黃色代表人類與紅毛猩猩共同祖先，其它顏色代表更早的祖先。黃色虛線來自多次獨立實驗。圖片來源：研究論文

那么ADH4上的這個突變是如何產(chǎn)生的呢？研究者對此提出了適應(yīng)性假說。這種ADH4對乙醇代謝效率的提高大約與中中新世氣候變遷（middle Miocene climatic transition）同時出現(xiàn)，后者引起了大范圍的生態(tài)環(huán)境變化，進(jìn)而導(dǎo)致人類祖先從樹棲向陸棲轉(zhuǎn)變。落在地上的過熟果實通常比樹上的成熟果實發(fā)酵時間更長，因此人類祖先可能因此接觸到了更高含量的乙醇。而ADH4對乙醇代謝效率的提高也讓人類祖先在氣候變化、食物短缺的情況下能夠以吃過熟果實為生。

既然原始人類能很好地代謝乙醇，那“酒鬼”是不是也早就有了呢？卡里根表示：“我們的數(shù)據(jù)并不能說明人類祖先是否‘嗜酒’，但人類接觸乙醇的古老歷史或許能夠解釋現(xiàn)代人類為何傾向于過量飲酒。值得注意的是，生物適應(yīng)了存在于天然發(fā)酵果實中的乙醇，不代表這種適應(yīng)就是最優(yōu)的，也不代表乙醇就是該物種的最佳營養(yǎng)來源。我認(rèn)為食用過熟果實，是我們祖先在不能獲得更好食物時使用的一種保底策略。同樣需要注意的是，雖然人類祖先的ADH4在1000萬年前就適應(yīng)了乙醇，但是隨著科技的進(jìn)步，人類攝入酒精的形式和含量都發(fā)生了很大變化——人類在約1萬年前才開始自主發(fā)酵糖類，而酒精的可獲得性和濃度是隨著生產(chǎn)和蒸餾技術(shù)的進(jìn)步而逐漸提高的，可能就是因為出現(xiàn)這種大量的、高濃度的酒精，人們才開始大量攝入酒精，進(jìn)而產(chǎn)生了酒癮。此外，我覺得一個酗酒的靈長類動物如果離開了特殊的人類社會環(huán)境，生活狀況應(yīng)該不會很好?！?/p>

相信我，如果人類祖先會醉成這樣，估計它也沒機會成為在座各位的祖先了……圖片來源：rangerup.com

在現(xiàn)代人中，ADH4基因具有多態(tài)性，而這些多態(tài)性決定了不同個體對乙醇代謝效率的差異?？ɡ锔J(rèn)為，“我們的研究只是第一步，后續(xù)研究的一個關(guān)鍵點就是確定人類ADH4基因的多態(tài)性對該酶代謝效率的影響。這些多態(tài)性可能使不同個體對乙醇的代謝效率不同，而這不僅意味著人們的易醉程度不同，還意味著在乙醇代謝過程中，有毒代謝中間產(chǎn)物（如乙醛）的積累量也會不同，所以因飲酒而患肝病及上消化道癌癥的風(fēng)險也會有所差異。”

對人科（Hominidae）以外的13種動物的ADH4的研究發(fā)現(xiàn)，只有來自指狐猴（Daubentonia madagascariensis）的ADH4對乙醇的代謝效率較高，而它在約7000萬年前就與人類祖先分開演化了。由于指狐猴以果實、樹汁和花蜜為食，而這些食物都能自然發(fā)酵，因此可能產(chǎn)生了對乙醇的適應(yīng)性?？紤]到乙醇代謝是一個需要多種酶參與的復(fù)雜過程，所以在其它動物中可能存在不同的適應(yīng)途徑。

指狐猴或許長得不怎么好看，但是人家同樣也能”喝兩杯“。圖片來源：arkive.org

卡里根介紹說：“除乙醇外，我們同時還在研究其它幾種參與乙醇代謝的酶的演化歷史，包括ADH1A、ADH1B、ADH1C和ADH2。我們希望對其他物種適應(yīng)乙醇過程的研究，能為改善人類健康提供借鑒，并為更大范圍的演化過程提供新的見解。我們的研究結(jié)果有力地證明了人類接觸酒精的悠久歷史，同時也說明黑猩猩和大猩猩也有同樣的演化歷史。那么猩猩在野外是否也會進(jìn)食發(fā)酵的果實呢？如果會，是因為它們確實更喜歡發(fā)酵的果實，還是因為食物短缺所以不得不從發(fā)酵的果實中獲得營養(yǎng)？對此類問題的探究，將有利于我們更全面地了解人類與乙醇相互作用的演化歷史?！保ň庉嫞呵蛟骞郑?/p>

參考文獻(xiàn)：

1. “Hominids adapted to metabolize ethanol long before human-directed fermentation,” by Matthew A. Carrigan et al. http://www./cgi/doi/10.1073/pnas.1404167111

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