安第斯人淀粉酶基因全球最高:土豆饮食驱动人类进化

安第斯人淀粉酶基因全球最高:土豆饮食驱动人类进化

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据《科学日报》2026年8月10日报道,一项由加州大学洛杉矶分校(UCLA)和布法罗大学联合领导的研究发现,安第斯山脉原住民携带的唾液淀粉酶基因(AMY1)拷贝数远超世界上任何其他人群。该研究认为,数千年来以土豆为主食的饮食习惯驱动了自然选择,使拥有更多基因拷贝的个体获得进化优势。这项发表于《自然通讯》的成果为“饮食塑造人类进化”提供了罕见的强有力证据。研究团队分析了秘鲁安第斯讲克丘亚语的土著居民DNA,并与全球83个人群的基因组数据库对比,结果令人瞩目。

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土豆驯化与基因印记

土豆在安第斯地区的驯化可追溯至6000至10000年前。这种富含淀粉的块茎迅速成为当地人的主要能量来源。研究指出,在土豆成为主食之前,安第斯祖先的AMY1拷贝数本已存在个体差异——有人仅有几份,有人则拥有十份以上。但一旦土豆占据了饮食核心,高拷贝数个体就开始展现出更强的生存和繁殖能力。UCLA人类学副教授阿比盖尔·比格姆(Abigail Bigham)表示:“高海拔安第斯地区一直是研究人类进化适应的沃土——例如缺氧适应。这项新研究突出了饮食等环境压力同样能留下深刻的遗传印记。”据《自然通讯》论文数据,选择压力大约在1万年前启动,携带约10个以上拷贝的个体每代享有1.24%的生存或繁殖优势。

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AMY1拷贝数差异:安第斯人遥遥领先

研究显示,当今秘鲁安第斯原住民平均携带10个AMY1拷贝,比研究涉及的另外83个人群中最高的群体还要多2到4个。作为对比,与安第斯人有共同祖先但无土豆种植传统的墨西哥玛雅人,平均仅携带6个拷贝。这一显著差距直接指向土豆驯化的作用。布法罗大学生物科学教授奥默·戈克库门(Omer Gokcumen)指出:“生物学家长期猜测不同人群因饮食而产生基因适应,但证据如此确凿的案例极少。这里的信号非常清晰。”下表总结了关键人群的拷贝数对比:

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人群平均AMY1拷贝数主要饮食传统
---------
秘鲁安第斯原住民10土豆(驯化6000年以上)
墨西哥玛雅人6玉米、豆类(无土豆种植)
其他全球人群(83个样本)4-8多样化,无长期土豆主食史

自然选择如何“雕刻”基因组

戈克库门用雕塑比喻进化过程:“进化不是建造高楼,而是雕琢石像。安第斯人并非在开始吃土豆后突然获得更多AMY1拷贝,而是那些拷贝数较低的个体逐渐被淘汰——可能因为他们后代更少。”随着世代交替,高拷贝数基因在人群中固定下来。研究还发现,AMY1的首次复制事件早在80万年前就已发生在人类祖先身上,但安第斯地区的选择是此后最剧烈的拷贝数增加事件之一。比格姆补充道:“我们的代谢途径并非仅仅是旧石器时代的产物。这项研究显示,人类在最近1万年内仍在根据食物变化而进化。”

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排除欧洲殖民带来的干扰

一个重要挑战是区分自然选择与历史事件的影响。15世纪欧洲人抵达后,美洲原住民因疾病、饥荒和暴力人口锐减,遗传多样性骤降。这种瓶颈效应理论上也可能导致低拷贝数人群消失,从而造成“选择”的假象。研究团队利用超长读长DNA测序技术和新近公开的比较数据集,校准了时间线。他们发现,高AMY1拷贝数在安第斯地区早在欧洲人到来前数千年就已普遍化,因此人口崩溃不是主要解释。这一结论为饮食驱动的进化假说提供了关键支持。

对现代人类适应的启示

比格姆认为,该成果可激励更多针对高海拔人群的研究——这些地区不仅缺氧,还面临食物有限、寒冷和强紫外线等挑战。更广泛地看,现代人的全球化饮食是否仍在驱动遗传变化?比格姆说:“诸如‘旧石器饮食法’等观点认为人类不适合吃驯化后的食物,但我们的研究表明,人类在最近1万年内一直在响应食物条件的变化而进化。”戈克库门也指出,在超加工食品泛滥的今天,理解淀粉消化基因的适应机制可能对公共健康具有重要意义。

常见问题解答

Q1: 为什么安第斯人的淀粉酶基因拷贝数特别高?

A1: 根本原因是自然选择。约1万年前,土豆成为安第斯地区的主食后,拥有更多AMY1拷贝的人能更高效地消化淀粉,获得能量优势,从而留下更多后代。经过数百代积累,高拷贝数基因在人群中占据主导。

Q2: 这项研究对今天的饮食有什么意义?

A2: 它表明人类消化系统并非一成不变,而是能根据长期饮食模式进行遗传适应。但当代饮食变化太快(如精制碳水大量摄入),基因可能无法及时跟上。这提醒我们,虽然某些人群对淀粉有更好的先天消化能力,但均衡饮食仍是健康关键。

结语与展望

安第斯人的“消化超能力”是自然选择在万年尺度上留下的鲜活证据。该研究不仅揭示了土豆如何改写人类基因,也表明饮食仍是一股推动人类进化的力量。未来,科学家计划探索更多高海拔族群,并研究现代高淀粉饮食是否正在塑造下一代人的基因组。

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研究发现安第斯原住民携带淀粉酶基因AMY1拷贝数远超其他人群,平均10个,由6千至1万年前的土豆主食驱动自然选择。为饮食影响人类进化提供强证据。

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