為什么中國人喝牛奶會拉肚子？答案竟是......

　　你還記得《生活大爆炸》中那個矮個子、書呆子的男人倫納德（Leonard）嗎？他不能喝牛奶，甚至吃奶酪或冰淇淋肚子都會漲成一個氣球，然后出現排氣增多、惡心、腹痛和腹瀉。這種現象是因為倫納德體內缺乏乳糖分解酶，無法消化牛奶中的乳糖，導致乳糖不耐受癥（Lactase persistence，LP）。LP具有明顯的地理分布，有超過90%的亞洲人患有LP，根本原因在于“基因-文化協同進化”。你了解自己的種族基因嗎？牛奶雖含有多種營養，但你的身體不一定能夠吸收，反而為腸胃帶來負擔！

　　聯合國糧農組織：90%-100%

　　東亞人患有乳糖不耐癥，特別是中國人

　　乳糖是牛奶中的主要碳水化合物。完全依賴母乳獲取營養的嬰幼兒期哺乳動物可正常合成乳糖酶，很容易消化乳糖。乳糖酶將乳糖分解成葡萄糖和半乳糖，然后被人體吸收并轉化為能量。然而，隨著年齡的增長，乳糖酶的合成下降。一些成年人可繼續產生乳糖酶，并可消化乳糖，這種消化牛奶的能力稱為乳糖酶持久性。相反，LP是指人體缺乏乳糖酶無法消化牛奶中的乳糖。食用乳制品會導致這些人腹脹、脹氣和腹瀉。

　　聯合國糧農組織的研究發現LP患者的比例因地區而異：歐美和大洋洲國家約有20%左右的人口患有LP；非洲有70-90%的人口患有LP；中亞地區，這一比例高達80%；東亞地區更是高得離譜，達到90-100%。同一國家內的患病比例也可能不同。在印度，LP在北部的比例為63%，南部為23%。基本上，喝了一大杯牛奶后，南印度人比北印度人更容易出現腸胃問題（圖1）[1]。

圖1 乳糖不耐癥分布地圖（圖源：[1]）

　　在某些情況下，某些LP人群可以食用乳制品而不會產生任何不良影響。生活在埃塞俄比亞的LP索馬里人每天可以喝500 ml牛奶而不會感到任何不適。這種個體間乳糖酶持久性的差異可能是由于腸道菌群的差異；一些嚴重LP的族群在飲食中仍然有一些牛奶，這些群體包括蒙古人、非洲的赫雷羅人、努爾人和丁卡人部落以及印度教徒。他們以奶酪和酸奶等發酵產品的形式消費“牛奶”，這些產品的乳糖含量低于傳統牛奶。

　　結合世界溫度地圖，研究人員發現LP表現出明顯的地理性分布，會隨著緯度和溫度的升高而降低（圖2）。高緯度地區的寒冷條件使牛奶可以更長時間地保持新鮮，而溫暖的氣候和致命的疾病對牛的飼養產生負面影響，從而影響了牛奶的供應。因此，生活在亞洲、非洲、中東和南美洲的人們在嬰兒期后沒有延續消化乳糖的能力，因為他們沒有喝那么多牛奶；另一方面，像歐洲一樣，祖先來自北方牧牛部落的人更容易消化牛奶。歐洲的天氣條件有利于飼養牛群和安全儲存牛奶。

圖2 世界溫度地圖（圖源：wikimedia commons）

　　高緯度地區人們長期喝牛奶傳遞了成年人長期產生乳糖酶的突變。然而，大多數亞洲人祖先生活在不利于奶牛養殖的環境下，因此成年后不需要乳糖酶來消化乳糖，最終，沒有發展出乳糖酶持久性的突變。

　　此外，研究人員提出“鈣同化假說”。鈣對骨骼健康至關重要，人體對鈣的吸收取決于維生素D的存在，我們可以從太陽射線中通過光化學方法在皮膚中產生維生素D。然而，在高緯度地區，太陽射線不足，生活在北歐的人們一年中的大部分時間都無法合成維生素D。牛奶中含有少量的維生素D和大量的鈣，彌補了日照不足地區的劣勢，生活在高緯度地區的人們更經常食用牛奶。

　　Nature：歐洲較低LP是基因選擇的結果

　　2022年7月27日，英國布里斯托大學研究團隊在Nature發表題為“Dairying, diseases and the evolution of lactase persistence in Europe”的研究成果（圖3）[2]。研究表明LP基因僅與牛奶消費量微弱相關，并且與改善健康沒有關聯；歐洲較低的LP可能由歷史上發生饑荒和傳染病時，患有LP無法食用牛奶補充能量反而導致胃腸疾病人群的低生存率驅動。

圖3 研究成果（圖源：[2]）

　　在歐洲和非洲、中東和南亞人群中，乳糖酶持久性是過去一萬年來進化出的最強選擇的單基因性狀。雖然LP的進化和牛奶的使用量必須聯系起來，但關于它們的時空結構和特定的相互作用仍然存在相當大的不確定性。此項研究使用來自550多個考古遺址的約7000種陶器脂肪殘留物，推演過去9000年歐洲牛奶使用的詳細分布；使用英國生物銀行50萬名當代歐洲人的數據，分析LP基因與牛奶消費量和健康改善的關系。

　　研究結果表明：

　　1、 從新石器時代開始，歐洲牛奶的使用很普遍，但在空間和時間上的強度各不相同

　　從公元前7000年到公元1500年歐洲大陸的牛奶使用頻率表明：牛奶的使用在歐洲史前所有時期都非常普遍，食品生產的區域特定不穩定性和飲食偏好存在文化變化（圖4-5）。

圖4 陶片中考古乳脂殘留物的地理和時間分布（圖源：[2]）

圖5 史前歐洲牛奶使用的區域差異（圖源：[2]）

　　2、 隨著史前牛奶使用水平的變化，LP等位基因頻率的概率沒有比新石器時代增加

　　研究人員通過對potsherd脂質殘留和古老的LP等位基因數據的分析表明，牛奶的使用強度并沒有推動對LP基因的選擇。

　　3、 LP基因型與牛奶消費量微弱相關，并且與改善健康沒有一致關聯

　　LP等位基因與全因死亡率、母親死亡年齡和父親死亡年齡的關聯均接近零。這些結果表明，當代人群中的LP成年人食用牛奶時，牛奶幾乎對健康無不利影響；另一個可能的選擇驅動因素是LP等位基因對生育能力的影響，但研究發現LP等位基因的存在對活產數或生育子女數沒有影響；此外，LP對與牛奶相關的較高維生素D濃度和骨礦物質密度關聯估計值接近于零。

　　4、 歐洲歷史發生饑荒或傳染病時，LP患者會放大病原體感染和饑荒帶來的死亡

　　在整個歐洲新石器時代，牛奶消費量并沒有從最初的低水平逐漸增長。在牛奶開始使用時，歐洲人幾乎完全是LP，后來才逐漸演化出可耐受乳糖人群。歐洲史前牛奶使用的規模不能解釋LP等位基因頻率軌跡，也無法解釋基因選擇強度。此外，人群LP狀態對現代牛奶消費幾乎沒有影響。

　　LP是由饑荒或病原體感染與牛奶消耗的其他良性后果之間的協同作用驅動的。通俗而言，在歐洲遭遇饑荒或疾病時，LP人群無法從牛奶中得到能量和營養，反而會因體液流失（腹瀉）導致營養不良和炎癥感染（胃腸道疾病）。如此一來，乳糖酶耐受性的自然選擇在這些時期被加速，乳糖不耐受的人比具有乳糖耐受性基因變異的人更有可能死亡。

　　倫敦大學學院的進化遺傳學家Mark Thomas表示：“對于現代社會的LP人群來說，喝牛奶并不會帶來很大健康影響。如果LP人群的身體健康，那么喝牛奶也就會帶來腹瀉、抽筋、放屁很多，這種不愉快的體驗。但是，喝牛奶對歷史上歐洲LP人群的影響要嚴重得多，甚至要付出死亡的代價。”

　　瑞士蘇黎世大學的分子考古學家Shevan Wilkin表示：“我不知道這項研究的結論對不對。歐洲LP人群即使在歷史困難時期沒有死于乳糖不耐癥，也可能比能消化牛奶的人具有更弱的生育能力，從而逐漸淘汰乳糖不耐癥基因。但我不確定這是否完全解釋了為什么這種特征在早期農業和一些青銅時代的群體中不存在或非常罕見，因為這些時期的人也曾遭受過饑荒和疾病。”

　　相比有喝牛奶傳統，且祖先付出過自然選擇代價的歐洲人，作為東亞人種的中國人，90%以上或缺乏消化牛奶的相關基因。

[1]Paige, D. M., & Bayless, T. M. (1981). Lactose digestion; clinical and nutritional implications.

[2]Evershed RP, Davey Smith G, Roffet-Salque M, et al. Dairying, diseases and the evolution of lactase persistence in Europe. Nature. 2022 Jul 27. doi: 10.1038/s41586-022-05010-7. Epub ahead of print. PMID: 35896751.