《自然·遗传学》：多余的酶基因拷贝促进人类进化

　　

生物通报道：美国亚利桑那州立大学的人类学家George Perry领导的研究小组发现，唾液淀粉酶（salivary amylase）有可能通过帮助人类祖先从淀粉中获取更多的能量而促进了人类的进化。这项研究的相关论文发表在9月9日的《自然·遗传学》的网络版上。这项研究表明人类携带额外的淀粉唾液酶基因拷贝。这一发现为研究人类对于周边环境的适应、遗传变异与人类进化的关系提供了线索。

 

淀粉是现代人类重要的食物来源之一，但是如果人类唾液中缺乏淀粉酶的话，将不能有效利用这种复杂的碳水化合物，因为身体其它地方含有的酶，并不能像唾液淀粉酶这样有效分解淀粉。唾液淀粉酶是唾液中含有的一种有催化活性的蛋白质，可以催化淀粉水解为麦芽糖。唾液淀粉酶发挥作用的最适pH 在中性范围内，唾液中的氯和硫氰酸盐对此酶有激活作用。食物进入胃后，唾液淀粉酶还可继续使用一段时间，直至胃内容物变为pH约为4.5的酸性反应为止。

 

这项研究发现，人类比其他猿类亲戚具有更多的淀粉唾液酶基因拷贝，并且利用这些拷贝使嘴巴里充满了唾液酶。这项发现这样一个观点，即淀粉是早期人类食物的主要组成成分，并且自然选择偏爱能制造更多消化淀粉的蛋白质的个体。

 

其他的灵长类动物主要以含有较少量淀粉的水果作为食物。而补充富含淀粉的食物的新能力可能营养了我们的大脑，并开发出了新的食物供应来源。

 

研究组对拥有不同数量淀粉酶基因的人展开了研究。他们测量了这些人唾液中的淀粉酶含量，通过分析得出结论认为，这些多余副本能制造更多的淀粉酶，分解淀粉的能力也随之增强。

 

研究人员随后扩大了实验范围，分别从非洲、亚洲、欧洲和北极采集了人类唾液样本，研究发现，食物中淀粉含量高的族群，比如坦桑尼亚的Hadza，往往拥有较多的淀粉酶基因，平均为6.7个副本；而食物中淀粉含量少的族群，如中非的Mbuti，所拥有的淀粉酶基因也较少，平均为5.4个副本。另外，主要以水果为食的黑猩猩，所拥有的唾液淀粉酶基因只有两个副本。

 

通过比较人类和黑猩猩的基因组，Dominy认为，人类唾液淀粉酶基因的增加是从几十万年前开始的，而这与农业的出现时间（大约15万年前）相吻合。他推测，这种基因的增加促使人类脑容量增大，促进了智力的发展。不过他同时表示，还需要从不同文化的族群采集更完整的基因组序列，以确定淀粉酶基因增加的确切时间。

 

这些新发现是证实淀粉在人类进化过程中重要性的一个分界线。当早期人类掌握了火时，烹调淀粉蔬菜可能使摄食更加容易。（生物通雪花）