淀粉酶基因重复研究

有些人认为，在我们的祖先中观察到的大脑容量的显着增加可能是由于大量食用富含淀粉的块茎引起的，但是这种理论存在两个主要问题。首先，我们的祖先似乎在颅顶尺寸急剧变化后的150万年才开始使用火，为了使块茎能够提供可利用的碳水化合物和卡路里，必须将其煮熟。这个时间差难以解释。

人类在整个进化过程中一直食用大量块茎这一观念的第二个主要问题来自有关唾液淀粉酶基因重复考贝观察到的证据。该基因编码我们唾液中存在的一种酶，该酶有助于分解口腔中的复杂碳水化合物，在它们到达胃之前就开始消化过程，并使其中的卡路里更容易被吸收。人们普遍认为，这些淀粉酶基因重复可能是对淀粉类食品消费增加的一种适应。唾液淀粉酶基因的多个副本存在于今天99%的活着的人类，这表明我们都是吃块茎人口的后裔。

然而，这个故事最有趣的是，尼安德特人和丹尼索瓦人不像我们的智人祖先那样拥有淀粉酶基因的重复。^22,23据信，这些人类的独立谱系是从我们的共同祖先，智人的分支中分离出来的大约60万年前的德堡（Homo delbergensis）。²⁴当时，一些早期人类被认为已离开非洲并移民到欧洲和亚洲，分别导致了尼安德特人和丹尼索万血统。居住在非洲的德堡人种的成员似乎已经演变成我们的直接前身，智人，后者在大约70,000年前就离开了非洲。

我们不知道为什么我们最近的智人祖先这次离开非洲，但是到达北欧后，他们遇到了尼安德特人，而且在这两个物种的骨骼中发现的稳定同位素水平都表明他们大多数正如我们之前所讨论的，他们的主要食物是动物。我们也不清楚确切的淀粉酶基因复制现象何时发生，但是尼安德特人和丹尼索瓦人都不拥有这些复制品这一事实强烈表明，直到至少60万年前，我们的祖先没有食用许多淀粉类食品。如果是这样的话，我们很可能会在人类历史上更早地观察到这种基因复制。

因此，在我们人类进化的大部分时间里，我们可能没有食用像块茎这样的淀粉类食物，由于食物供应量的变化，食用这些类型的食物可能是最近的适应措施。许多人以为，我们在80,000年前从非洲的迁徙与过度捕猎所致的大型动植物种群数量减少有关，这一困境肯定会促使我们的祖先从淀粉类食物中获取更多的卡路里，并支持淀粉酶基因的重复。²⁵

到目前为止，我们已经掌握了所学知识，现在，我们可以补充一点：通过食用动物提供更高品质，营养丰富的食物使我们可能成为人类。这些食物需要较少的能量密集型，以发酵为中心的消化道，因此打开了能量门，从而增加了大脑的容量和复杂性。此外，获得高生物利用率形式的营养素（例如omega-3脂肪酸）也可能在这里发挥了作用。从婴儿大脑发育的研究中我们知道，制造人的大脑需要大量的DHA和EPA。^26,27孕妇和婴儿可以获得的营养素越多越好。确实，据说DHA具有“独特的和在提高智能的神经信号中必不可少的作用”。²⁸我们将在以后的章节中更多地讨论DHA，但是这里有一些预兆：DHA不在植物中发生，而人类将omega-3的前体形式转化为这种宝贵的大脑构建块功能不全。

有趣的是，昂贵的组织假说似乎对人类以外的动物都是有效的。有一种称为象鼻鱼的小动物栖息在非洲的淡水溪流中，显示出的特征暗示着大脑和肠道之间的相似权衡取舍。在所有已知脊椎动物中，这些鼻强壮的鱼在脑部和身体的氧气消耗量中占最大比例。相对于其身体的大小，一条象鼻鱼的大脑是其他鱼脑的三倍，并消耗了其体内总耗氧量的60%。

取舍在哪里？就像我们在人类中所看到的那样，为了使象鼻鱼拥有如此大的大脑，它们的胃肠道必须缩小。与其他鱼类相比，它们的肠道很小，并且是肉食性的。这似乎是一种饮食策略，可以使这种折衷发生。在整个物种中，我们观察到食用营养质量更高的食物可以使肠道更小，最终使大脑在整个进化过程中以精力充沛的权衡自由生长。很酷吧？如果我能使那个时光机正常工作，那么我还将使用它来及时检查这个小家伙的进化进度。凭着这么大的头脑，如果他在几百万年内演变成某种超级鱼，我不会感到惊讶。