出品：科普中國
製作：柳延虎 (中國科學院昆明動物研究所)
監製：中國科學院計算機網路資訊中心
所謂南甜北鹹，東辣西酸，蘿蔔青菜，各有所愛。紛繁世界中，不同地域的人飲食習慣各不相同。與人類同吃同住的狗狗的情況如何呢？比如，它們喝牛奶嗎？
在11000年到10000年前的新石器時代，牛在中東地區被人類馴化，從此，家牛出現了。在8400年前，家牛擴散到古希臘地區，7500年前擴散到中歐地區。
家牛與牛奶 （圖片來源：Veer相簿）
家牛能幫助人類勞動，提高勞動效率，同時，它們還為人類提供了肉、奶和牛皮等日常用品和食物。
然而，家牛剛被馴化或者剛擴散到歐洲時，當地成年人並不能直接喝大量牛奶，因為這可能引起乳糖不耐受症。
什麼是乳糖不耐受症呢？
乳糖是奶中的主要糖分，需要乳糖酶分解後才能被吸收。哺乳動物嬰幼兒的腸道中會大量表達乳糖酶，所以能將母乳作為主要食物。
但是，大部分哺乳動物成年後，腸道中缺乏乳糖酶，乳糖被腸道中的細菌分解，產生大量的氣體，引發腹脹、腹痛和腹瀉等症狀，這就是乳糖不耐受症。
如何避免乳糖不耐受症？
早在七千年前，人類祖先們就給出了答案。他們發明了乳酪。在製作幹乳酪過程中，大部分的乳糖被濾掉或被微生物分解，製成的乳酪既美味，又安全。
牛奶飲食文化擴散到歐洲的歷史（圖片來源：The milk revolution）
研究發現，北歐人群中乳糖酶耐受比例較高，而中東和南歐地區人群比例略低，亞洲和非洲非遊牧民族人群的比例最低，這是為何？
大概四千年前，歐洲人群的乳糖酶基因發生了突變，使得歐洲成年人的腸道中也會大量存在乳糖酶，從而可以像嬰幼兒一樣大量地喝牛奶。
牛奶為人們提供了豐富的營養物質和水分，攜帶這個突變的人們更容易生存下來，從而使得這個突變在歐洲人群的頻率不斷提高，這就是正選擇作用。
而現在的東亞人群中，絕大多數的成年人並沒有這個突變。這時，很多人想說：“不對呀，我也天天喝牛奶，為什麼沒有乳糖不耐受的症狀呢？”
實際上，乳糖不耐受的人並不是完全不能喝牛奶，而是不能喝大量牛奶。乳糖不耐受實驗常用的劑量是一杯水含50g乳糖，大概相當於一次飲用1升牛奶。
成年人乳糖酶耐受比例（圖片來源：The milk revolution）
跟著主人，狗狗們越來越適應喝牛奶的日子了
可你知道嗎？不僅歐、亞地區的人們對乳糖耐受程度不同，歐、亞地區的狗狗口味也各異，而歐洲家犬更能適應牛奶飲食。
圖片來源：作者製作
這其實和歐洲人的飲食習慣息息相關！
在狗糧被髮明之前，通常是主人吃啥，狗狗吃啥，生活在歐洲的狗狗也就會喝更多的牛奶。
近期，中國科學院昆明動物研究所張亞平院士團隊，聯合王國棟團隊和雲南大學的梁斌團隊發現，乳糖酶基因在歐洲家犬中也受到正選擇作用，並且證實了歐洲犬中的突變提高了乳糖酶的表達量，進而使得歐洲的狗習慣了喝牛奶。
這些結果表明，歐洲的狗與人類在牛奶飲食上經歷了相同或相似的進化歷程，這就需要我們引入“趨同進化”的概念。
狗狗與人：相互陪伴 趨同進化
趨同進化是指，不同的物種為了適應相似的生活環境，進化出相似性的表型或者分子水平特徵的現象。
除了咱們所談到的消化方面，其實狗和人類能量代謝和神經等很多方面都表現出趨同進化。比如，從狼到狗的馴化過程伴隨著飲食習慣的變化。
在一萬年以前，人類祖先以狩獵動物和採集野果為主要生活方式，隨著農業起源，大部分人類的狩獵-採集生活方式逐漸被農業社會取代。在這個轉變過程中，人類和狗都逐漸適應了澱粉類的食物。
圖片來源：Veer相簿
研究發現，以高澱粉食物為主的人群唾液澱粉酶基因AMY1的複製數更多，也會表達更多的澱粉酶，以更好地消化澱粉類食物。
而狗狗也有相似的表型。農業發展較早的地區的狗胰澱粉酶基因AMY2B的複製更多，基因的表達量也更高。
在過去的幾萬年裡，家犬從歐亞大陸的灰狼一步步進化為陪伴人類的溫順狗狗，並隨著主人的不同偏好和需求，在距今200多年內就選育出了形態各異的400多種現代品種犬。
其實，除了犬類與人類在消化上的趨同進化現象外，很多動物在表型、生理和分子水平都存在趨同進化，是自然界普遍存在的現象。
表型極其相似的兩個物種，其親緣關係可能非常遠。比如生活在海洋裡的鯨類，形態與魚類趨同，但是鯨屬於哺乳動物。
而鯨類具有發達的聲吶系統，活動時主要依靠回聲定位功能，傍晚常見的回聲定位蝙蝠也是如此，回聲定位蝙蝠靠嘴巴發出超聲波，用耳朵接收折回來的聲波，實現回聲定位，可見鯨類與回聲定位蝙蝠在回聲定位存在趨同進化。在分子水平，與回聲定位相關的基因Prestin、Cdh23和Otof也發現了趨同進化的突變位點。
最後，我們來看看，與其他動物相比，能“跟著主人學會喝奶”的狗狗們有什麼與眾不同的特點呢？
正在喝奶的狗狗 （圖片來源：Veer相簿）
首先，家犬與人類關係密切，生活環境最為相似，研究家犬適應環境的遺傳機制為解析人類的適應性進化提供了重要的參考。
其次，家犬也是重要的疾病模型。在家犬已知的809種疾病或性狀中，有503種是研究人類性狀或疾病的潛在動物模型。其中，很多狗狗會患上的腫瘤，在組織學外觀、腫瘤遺傳學、生物學行為和對傳統治療的反應上，與人類腫瘤極為相似，再加上狗狗龐大的數量，就為研究腫瘤的發生和程序以及藥物的開發提供了極佳的模型。
目前，家犬適應性進化和疾病的遺傳機制的研究主要集中於挖掘相關基因的階段，對於基因是如何影響表型的研究還很缺乏。對家犬的研究仍需多學科團隊的共同努力，以及社會各界的積極參與。
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