2百万年前的吃肉和熟食可能帮助人类从进化树上的其他类人猿进一步转移。根据布法罗大学的最新研究,证据就在我们的唾液中。
研究发现,人类的饮食——肉类消费、烹饪和农业发展的结果——导致了人类唾液与其他灵长类动物唾液的显著差异。
人类唾液的独特之处在于它更成熟,并且含有不同的蛋白质组合。这一发现令研究人员大为惊讶,因为人类在基因上与类人猿、黑猩猩和大猩猩是近亲。
“人类和其他灵长类动物体内的唾液蛋白可能被忽视为进化活动的温床,”斯蒂芬·鲁尔博士说,他是一名DDS博士,同时也是UB口腔医学院的首席研究员和口腔生物学教授。“我们已经知道,对人类特定饮食的进化适应已经导致了颌骨和牙齿以及口腔微生物群落的明显变化。我们现在的发现开辟了一种可能性,即饮食差异和致病性压力可能也塑造了人类独特的唾液。”
这项研究于10月15日晚发表在《分子生物学与进化》杂志上。
随地吐痰的距离之外
唾液是人类重要的身体分泌物。这种液体可以帮助消化食物,保护牙釉质,保护口腔中的微生物,并形成第一道抵御病原体的防线。唾液在说话和味觉方面也起着重要的作用。
唾液的许多功能可以归功于唾液蛋白质组,它是液体中成千上万的蛋白质。这些蛋白质也可能揭示人类在进化过程中是如何与类人猿分道扬镳的。
研究人员比较了人类和我们的近亲——大猩猩和黑猩猩的唾液蛋白。研究人员还对猕猴进行了研究。猕猴与人类和类人猿有着共同的远祖。
主要结论包括:
人类的唾液比类人猿的唾液要多。人类唾液中的蛋白质含量不到黑猩猩、大猩猩和猕猴唾液中蛋白质含量的一半。
人类唾液更善于分解淀粉、改变脂肪,并能探测出人类饮食中的关键味道。研究人员发现,与类人猿相比,人类的淀粉酶(一种将淀粉消化成糖的关键酶)和碳酸酐酶VI(一种与味觉有关的酶)含量更高。人类和黑猩猩的唾液中也含有比大猩猩更多的锌-2-糖蛋白,这种蛋白质有助于脂肪代谢。
脱落的毛发导致人体唾液中缺乏泡沫素。Latherin是一种类似清洁剂的蛋白质,可以帮助液体起泡,它只在类人猿的唾液中被发现。研究人员认为,人类不再长毛皮大衣,也不参与社交修饰,因此不再需要产生这种蛋白质。
在人类唾液中检测到的所有主要蛋白质也存在于黑猩猩和大猩猩的唾液中。人类唾液中可检测到的蛋白质范围与类人猿相当。然而,在蛋白质的数量和结构上发现了巨大的差异。“后者可能部分是由于不同的聚糖——复杂的糖分子——附着在蛋白质上,”鲁尔说。
Supaporn“Nina”Thamadilok博士问道:“人类的唾液腺进化出了更湿润的唾液来适应与类人猿截然不同的饮食吗?”类人猿和东半球的猴子咀嚼富含纤维的食物的时间更长,而人类吞咽食物的速度更快,这种能力可以说得到了食物烹饪的支持。水状的唾液有助于干性食物在口中更快的消化,也更容易吞咽。
“在早期人类进化的类似热带草原的干旱环境中保持口腔湿润也可能是有利的,或者对促进人类说话和发声也很重要。”当然,这些可能性还只是猜测。”
研究人员之一奥马尔·戈卡蒙补充说:“这项研究的发现为今后评估人类唾液蛋白的差异是否由自然选择引起的研究提供了必要的基础。”
“我们面临的挑战将是破译这些变化的遗传基础,并理解导致这些变化的进化机制。对于其中一些基因,我们有一个很好的想法,但是对于其他大多数基因,我们仍然需要找出答案。
疾病造成的差异
人类和类人猿的唾液中也发现了与疾病防御有关的蛋白质。
黑猩猩、大猩猩和猕猴的唾液比人类的唾液含有更多的腮腺分泌蛋白。人类和黑猩猩的唾液中分泌性免疫球蛋白的含量比大猩猩的要高。每一种蛋白质都在防御疾病中起作用。
“除了饮食,致病压力是进化适应的另一个重要驱动力,”鲁尔说。“随着人类向顶级捕食者的进化,以及后来向农业和饲养牲畜的转变,唾液中是否有任何显示人类特有特征的蛋白质受到疾病的驱使而改变,这是一个值得研究的有趣问题。”
“对于人类唾液适应饮食、技术(捣碎、切割和烹饪)、环境和微生物压力的程度,我们知之甚少。希望其他实验室也能加入他们的专家行列,帮助我们回答这些基本问题。”
这项研究得到了国家牙科和颅面研究所和国家癌症研究所的支持,这两家研究所都隶属于国家卫生研究院,以及罗斯威尔公园综合癌症中心。