裂唇魚通過了猴子也無法闖關的「鏡子測試」 - 泛科學
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要試探動物的自我認知,研究者常用的一種作法是「鏡子測試」,它比較正式的全名是「鏡像自我認知測試(mirror self-recognition test)」。
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動物世界
專欄
生命奧祕
萬物之理
裂唇魚通過了猴子也無法闖關的「鏡子測試」,所以它們擁有自我意識還比猴子聰明?
寒波
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動物有自我意識嗎?
動物有自我的意識嗎?這是很有意思,卻難以捉摸的問題。
如果可以跟動物溝通,直接問牠們就好:
「你好,請問你認識自己嗎?」
「……」(毫無反應,如同一隻動物)
偏偏目前沒有智人有能力問這種問題,或是能理解動物的回答。
要試探動物的自我認知,研究者常用的一種作法是「鏡子測試」,它比較正式的全名是「鏡像自我認知測試(mirrorself-recognitiontest)」。
基本概念不算複雜,就是把動物放在鏡子前面,觀察動物是否能認出鏡子中的投影是自己,而不是別人。
鏡子測試的標準極為嚴苛,至今通過的動物種類非常稀少,只有黑猩猩、亞洲象、瓶鼻海豚、喜鵲區區幾種。
根據嚴格的判斷標準,一般我們覺得「聰明」的動物,像是貓、狗,甚至是和人類差異沒有太遠的猴子,都無法通過。
然而,新近發表的研究報告,有種10公分左右的小魚:裂唇魚(cleanerwrasses,學名Labroidesdimidiatus),靠著小小的腦袋,竟然通過了鏡子測試!這是怎麼回事?
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/ab/Dog_mirror_test.ogv
狗在鏡子前認不出自己,竟然有魚類可以!?
替黑猩猩量身打造的鏡子測試
要了解鏡子測試,各位讀者首先要有的概念是:鏡子測試很不好用。
這款由加魯普(GordonG.Gallup)在1970年提出的實驗,一開始是為了研究黑猩猩有沒有自我認知,因此整套實驗都是以黑猩猩的特質量身打造。
哈利波特與意若思鏡。
這個鏡子真的能照出你的自我意識!圖/取自Pottermore
測驗方法說明這裡引用wiki:
「在動物身上標上兩個無味的顏料斑點。
測試斑點被置於動物身體上,在鏡中可見的部分,而對照斑點則放在動物身體上,可觸及但不可見的地方……意識到測試斑點是在自己身上,而同時忽視對照斑點」
所以鏡子測試的適用範圍,受到許多限制:
受測動物視覺上看不見,不行。
沒有肢體可以標記,或人類無法判斷反應,不行。
太懶就是不愛動,即使有意識也不反應,不行。
北京反對,這個沒差。
動物太害羞,不習慣看別人,不行。
偏偏黑猩猩對鏡子的反應超級好,輕而易舉就通過了測試(有些黑猩猩甚至平時就很愛照鏡子),害得動物行為學家擺鏡子試探其他動物的時候,常常難以判斷,牠們在鏡子旁邊摸來摸去,到底是不是真的看到自己!
延伸閱讀:黑猩猩為什麼跟人一樣,會互相幫助?
即使沒有鏡子,也會用水面當鏡子照的黑猩猩。
圖/取自ref3
幫小魚訂做改版測試
鏡子測試是根據黑猩猩量身訂做,用在生理構造類似、屬於靈長類的近親倒還好,但其他哺乳類就比較麻煩了,更別說要延伸到鳥類、爬蟲類,甚至水中的魚類,實在是愈來愈不簡單。
很多動物其實不是無法通過測試,而是根本想不到怎麼做實驗。
幸好裂唇魚相對容易。
這種小魚平時生活在大魚身邊,吃大魚的寄生蟲或屑屑,因此又叫作清潔魚,或魚醫生。
它們日常與同儕的互動還算頻繁,有社交,就比較有機會擁有自我意識。
更重要的是,這種魚愛乾淨,身上沾到東西會清潔身體,是個智人能判斷的明顯反應。
這些特徵,使得它們適用於改版後的鏡子測試。
[1][2]
習慣生活在大魚周圍的裂唇魚。
圖/取自ref3
裂唇魚並不能立刻就通過水中版的鏡子測試,要先經過一系列前置準備。
首先,先把鏡子放在魚身邊,多數魚會把自己的鏡中投影視為敵人,發動攻擊,經過7天才會完全停止。
攻擊鏡中自己的魚:
http://pansci.asia/wp-content/uploads/2019/02/2c112cac104c3d3740d6b2e4294d6d5f.mp4
隨後幾天,習慣鏡子的裂唇魚,在能見到鏡子的時候,會有一些沒有鏡子時不會出現的行為,例如游泳時上下翻轉身體。
其實之前已經有另一種魚:蝠鱝(mantarays),也能達到這個階段,研究者卻想不到辦法繼續進行標記測驗。
游泳時身體上下翻滾:
http://pansci.asia/wp-content/uploads/2019/02/960cf82b25d321b90cc03d751169e1f7.mp4
接著,不再攻擊鏡子的魚,會增加待在鏡子旁邊的時間。
經歷2個星期準備,到達此一階段,裂唇魚的標記測驗才能正式開始。
第一種通過鏡子測試的魚類!
裂唇魚的標記方式,是麻醉後皮下注射橡膠顏料,再把恢復的魚放在鏡子旁邊。
如果被注射魚眼可見的棕色顏料(不同魚標記在不同部位),旁邊又有鏡子,那麼它會照鏡子發現身上的異物,然後做出一些摩擦動作(scrapingbehavior),試圖把身上的髒東西除掉。
假如沒有鏡子,則不會有清潔行為。
試圖靠摩擦清潔臉部顏料的魚:
http://pansci.asia/wp-content/uploads/2019/02/84c4fde00d25757a02de685fc4426386.mp4
試圖靠摩擦清潔喉部顏料的魚:
http://pansci.asia/wp-content/uploads/2019/02/2998f1d970360fba8818921e5d198f07.mp4
作為對照,研究者也用視覺不可見的無色顏料標記;而這組的魚即使身邊有鏡子,卻沒什麼清潔行為。
表示身上有標記的魚,確實是「在鏡子中看到自己」,才引發後續的行為反應。
論文由此判斷:裂唇魚成為第一種通過鏡子測試的魚類!
裂唇魚與鏡子中的自己。
圖/取自ref2
問題是,一開始設計給黑猩猩的實驗,如今有魚類通過,就等於小魚也跟黑猩猩有一樣的自我意識嗎?畢竟,辨識鏡子中的形象,貓不行、狗不行、猴子不行,全長10公分的小腦袋小魚竟然辦到了?
論文宣告發現後,並沒有下定論,而是希望促進大家討論討論,到底鏡子測試是不是衡量動物行為的好辦法?
德瓦爾真的很嚴格:魚沒有通過,還差一點
說到動物行為學,不可忽視德瓦爾(FransdeWaal)這號人物,論文旁邊也刊出他對新研究的評論。
他現年70歲,是此一領域教父級的人物,在1982年出版的《黑猩猩政治學》,當時看來驚世駭俗,如今卻證明德瓦爾的前瞻眼光。
論文宣稱,裂唇魚通過了鏡子測試的每一項標準。
德瓦爾卻不夠滿意,他認為小魚並沒有通過鏡子測試,但是只了差一點。
[3]
對鏡打扮的黑猩猩……跟黑猩猩比的話,沒有動物能通過鏡子測試啦!圖/取自ref3
德瓦爾真的很嚴格。
他指出,之前通過鏡子測試的動物,見到鏡中自己時,會出現「前所未見」的反應;然而,裂唇魚清潔身體的反應,卻是本來就有的行為模式,證據不夠力。
另一方面,魚的標記方法是注射橡膠色素,是個生理上的額外刺激。
見不到顏色,對鏡子沒反應,表示光有生理刺激是不夠的;但是能見到顏色,對鏡子起反應的魚,刺激卻也存在。
也就是說,裂唇魚對鏡子有反應,或許是視覺加上生理刺激的效果,不單純是視覺。
如此,不能算是真正通過鏡子測試。
即使如此,德瓦爾仍然認為裂唇魚達到猴子的等級。
猴子無法單靠視覺,直接認出鏡中的自己,但是假如視覺再加上體感,猴子也能通過(德瓦爾稱作「FeltMarktest」)。
德瓦爾主張,小魚也符合此一標準。
我們有聰明到,能知道動物多聰明嗎?
不管小魚有沒有通過鏡子測試,這個案例都能讓我們體會,用鏡子測試評估動物意識,即使不算太糟糕,也是相當侷限的方法。
適用範圍受限以外,通過標準也太過嚴苛,嚴苛到幾乎失真。
以猴子來說,至今仍沒有吱吱能完全通過鏡子測試,而這卻不等於猴子缺乏自我意識。
證據是,假如不擺鏡子,換成另一位陌生的吱吱,受測猴的反應將完全不同;猴子也許無法認出鏡中那個是自己,卻分得出不是陌生猴。
如此能說吱吱沒有自我意識嗎?
「大霹靂」式的自我意識觀,由二分法判斷動物是否具有自我意識,通過鏡子測試的人類、大猿、亞洲象、瓶鼻海豚、喜鵲具備,其他沒有通過的動物一律不具備。
圖/取自ref3
德瓦爾其實對鏡子測試很不滿意,在2016年的《你不知道我們有多聰明:動物思考的時候,人類能學到什麼?》書中花了不少篇幅批判。
他認為,用演化的角度思考,自我意識應該是漸進式的衍生,親緣關係類似的動物,彼此間應該是如光譜般的程度高低之別,而不是二分法的有或無。
比方說,喜鵲通過鏡子測試,表示這種鳥類的自我認知非常強烈。
而與喜鵲遺傳關係接近,生活環境也類似的鳥類,就算無法通過測試,其實多半也該具備相當的自我意識,只是沒有喜鵲那麼強烈(類似黑猩猩與猴子之類的關係)。
過去的動物行為學研究,傾向把自我意識的出現視為「大霹靂」,大部分動物不存在,只有在少數特殊的物種出現,這卻不太符合演化的道理。
而鏡子測試標準嚴苛,只有自我認知很強烈的動物能夠通過,又僅能代表特殊的狹隘情境,也助長了這股風氣。
漸進式的自我意識觀,通過鏡子測試的人類、大猿、亞洲象、瓶鼻海豚、喜鵲,自我意識最強;猴子、鸚鵡、裂唇魚自我意識稍弱;狗、貓、豬再次一級,其餘小腦袋動物的自我意識更低(不過怎麼衡量「腦袋大小」又是很謎的標準)。
圖/取自ref3
更基本的問題是,就算腦袋最簡單的動物,怎麼可能不「認識自己」?想想看,一隻兔子,假如無法意識到自己在環境中的相對位置,下場將不是撞死就是被吃掉,還能活到把基因傳承下去嗎?因此,每一種動物應該都有自己認識世界,定位自我的方式,才能順利繁衍至今,只是動物往往跟智人的經驗差異太大,使得我們無從理解。
每一種動物都有自己的演化歷史、生存環境。
德瓦爾主張,我們不應該繼續以智人的主觀標準,由動物與人的相似程度,評判動物有多聰明,而是應當改為站在動物的立場,設身處地理解它們的處境,如此才能真正了解動物的行為。
當然,受限於生物間的隔閡,智人永遠不可能真正讓自己變成其他動物,如同各種動物一般思考。
不過,若要認識在不同環境中演化出的動物行為,從各種動物本身的角度出發,將是比較客觀的方向。
延伸閱讀
我們真的知道動物有多聰明嗎?《你不知道我們有多聰明》導讀
你嘛幫幫忙!黑猩猩也懂利他主義?
當你模仿黑猩猩時,黑猩猩也在模仿你──2018搞笑諾貝爾人類學獎
參考文獻
Kohda,M.,Hotta,T.,Takeyama,T.,Awata,S.,Tanaka,H.,Asai,J.Y.,&Jordan,A.L.(2019).Ifafishcanpassthemarktest,whataretheimplicationsforconsciousnessandself-awarenesstestinginanimals?.PLoSbiology,17(2),e3000021.
Dofishrecognizethemselvesinthemirror?
deWaal,F.B.(2019).Fish,mirrors,andagradualistperspectiveonself-awareness.PLoSbiology,17(2),e3000112.
本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其facebook同名專頁。
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還有另一個你嗎?
如果世界上某個地方有另一個版本的你,會不會很奇怪?
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你們兩個之間有很多共通點,喜歡吃的水果(香蕉)、不喜歡吃的水果(桃子)、擁有同樣的技能(製作香蕉冰沙)和相同的缺點(香蕉冰沙吃了停不下來)、同樣的記憶、幽默感以及個性。
當你知道有其他版本的你存在時,你會覺得很怪異嗎?你會想與他們會面嗎?
想像一下更詭異的情況:有個人幾乎和你完全一模一樣,僅稍稍有些不同。
如果這個人比你更好呢?也許他做的水果冰沙更加美味,或者生活的方式更有意義。
或者,這個人比較沒有才華,但是比較卑鄙,就像是邪惡的分身呢?
假如有幸能見到另一個你,或許你可以發現自己的更多可能。
圖/天下文化提供
這有可能嗎?
雖然讓人難以想像,但物理學家不能排除另一個你存在的可能性。
事實上,物理學家不只認為另一個你是可能存在的,甚至認為另一個你存在的可能性更高。
也就是說,就在此刻,當你讀到這篇文章時,可能有另一個你正在某個地方,穿著和你一樣的衣服,以相同的方式坐著,甚至讀著同樣的一本書(好吧,也許是稍微有趣的版本)。
搞不好另一個你也正在看這篇文章喔!圖/天下文化提供
要瞭解另一個你存在的意義及可能性,我們得先考慮你的存在有多麼獨特。
你存在的機率
乍看之下,世界上有另一個與你毫無二致的人,機率好像是微乎其微。
畢竟,想像一下,為了讓宇宙創造你,有多少事情必須發生,而且要環環相扣,缺一不可。
超新星必須在氣體和塵埃雲附近爆炸,藉著震動造成引力崩坍,形成我們的太陽和太陽系。
這些塵埃中的一小塊(不到萬分之一)必須聚集在一起形成行星,並與太陽保持合適的距離,這樣水就不會結冰或變成蒸汽。
生命一定要開始,恐龍必須滅絕,人類不得不演化,羅馬帝國必須崩潰,而你的祖先必須逃過黑死病。
然後,你的父母必須相遇並且喜歡上了彼此。
你的母親務必在正確時間排卵。
在與數十億顆精子的馬拉松游泳賽中,帶有你一半基因的精子必須衝刺獲勝。
單單是讓你誕生,就需要這一連串事件。
宇宙必須經歷一連串事件,才會有現在的你。
圖/天下文化提供
想一想你在生活中做出的所有決定,使你成為今日的你。
你有沒有吃很多香蕉。
你有沒有遇到那個重要的朋友。
你那時候決定待在家裡,否則會被水果推車碾過。
不知何故你發現了這本關於宇宙的蠢書,並決定閱讀它。
所有的一切,都從四十五億年前開始,導致了你此時此刻在這裡存在。
假如所有事情以完全相同方式再次發生,從而造就另一個你的機會有多大?這似乎不太可能,對吧?也許不是喔!讓我們回溯所有導致你出現的隨機事件、決定和時刻,並試著計算機率是多少。
讓我們從今天開始算起:你醒來後做了多少決定呢?你可能決定怎樣起床,穿什麼衣服,吃什麼早餐。
即使是看起來很小的決定,也可能改變你的人生歷程。
例如,你選擇穿有香蕉圖案的襯衫或者是領帶,可能影響你未來的配偶有沒有注意到你。
讓我們假設,你每分鐘大約會做出一兩個可能改變人生的決定;這聽起來好像很有壓力,但如果你贊同量子物理學和混沌理論,數字應該會更高。
假設每分鐘只有幾個決定,那麼你每天就要做出數千個重要決定,每年就高達約一百萬個。
如果你超過二十歲,人生到目前為止,就已經做出超過兩千萬個決定,才會有今日的你。
接下來,假設你做的每個決定只有兩種可能,例如A或B,或者香蕉和桃子。
好啦,我知道通常要選擇的項目很多(譬如,早餐店的菜單選項多不勝數),但讓我們簡化問題。
要計算那兩千萬次決定而成為你的可能性,你必須取2的兩千萬次方,即220,000,000。
如果你超過二十歲,人生到目前為止,就已經做出超過兩千萬個決定,才會有今日的你。
圖/天下文化提供
為什麼?因為每做一次決定就會讓可能的數目加倍。
舉例來說,你必須選擇從哪邊(左邊或右邊)下床、早餐吃什麼水果(香蕉或桃子),以及上班搭什麼交通工具(火車或公車),總共就有2×2×2(或23)種開啟一日行程的方式。
你從左邊下床、吃香蕉並坐公車的機率是23分之一,或說8分之一。
因此,如果你在生活中做出兩千萬個A或B的決定,那就意味你的生活可能有220,000,000種不同的結果。
這真是一個驚人的數字,是吧!但我們才剛開始暖身而已!
我們還必須考慮你的出生機率,包含你父母做決定的可能結果。
如果將你父母的決定算進來,就必須再加上四千萬個決定(你父母各兩千萬個)。
再加上你四個祖父母,還有八千萬個。
曾祖父母呢?還有一億六千萬個。
你瞭解了嗎?每回推一個世代,祖先數量就增加一倍,影響你出生的決定數量也跟著加倍。
人類已經在地球上生活了至少三萬年,或許可換算為大約一千五百個世代。
若將你所有祖先全部考慮進來,可能的數量會更龐大。
如果再將你父母的決定算進來,就必須再加上四千萬個決定。
圖/天下文化提供
其實,真要計算起來實際情況更加複雜,如果回溯得夠遠,你會發現親戚之間盤根錯節的關係,同一個人可能在你的家譜中重複出現,除了引發令人尷尬的話題之外,也讓數學計算變得更加複雜。
為簡單起見,我們假設你每代只受到兩個人的影響。
這仍然有1,500代×2人×2,000萬個決定=600億個決定。
及至目前為止,你發生的機率是260,000,000,000分之一。
只算到這裡就夠了嗎?讓我們考慮人類史前歷史並回溯到數十億年前最小微生物演化之時。
在大約三十五億年前,地球上的生命開始孕育。
如果你不得不製作年代如此久遠的家譜,就會發現祖先主要是微生物和簡單植物。
他們大概無法做出有意識的決定,但仍會遭受到隨機事件影響,諸如風如何吹動,陽光是否照耀,天降甘霖與否等等。
假設你的微生物祖先每天至少受到一個隨機事件影響,每個隨機事件也有兩種可能結果(例如,一塊石頭是否砸落在你的微生物祖先身上)。
這意味我們必須將另外一兆(1,000,000,000,000)個決定事件添加到我們的機率中。
現在,讓我們回到四十五億年前太陽系剛形成的時候,找到你的構成原子之前所在的恆星或行星,然後再一路回到一百四十億年前的大霹靂。
讓我們做個超級的低估,假設在那些日子裡,每天都發生了一件可能影響你來到人世的重要大事。
直到今日,大約有一千兆個關鍵事件,你存在的機率陡然劇降到約21,000,000,000,000,000分之一。
總而言之,你存在的機率大概是2的1000兆次方分之一。
圖/天下文化提供
——本文摘自《宇宙大哉問:20個困惑人類的問題與解答》,2022年 8 月,天下文化,未經同意請勿轉載。
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牛奶、羊奶等生乳中含有乳糖(lactose),可以被乳糖酶(lactase)分解。
但是小朋友長大以後,乳糖酶基因便不再表現,失去消化乳糖的能力。
幾千年前,世界各地卻出現多款基因突變,讓人能一輩子保有乳糖酶。
2022年一項針對歐洲的研究提出觀點:這項能力之所以受到天擇喜好,是因為能避免拉肚子!?
人類如今也發明去除乳糖的牛奶。
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人類原本和眾多哺乳動物一樣,小時候依賴母乳餵食,長大後不再喝奶,乳糖酶也失去作用。
但是隨著人類馴化牛、羊等動物,即使是成年人也常有機會吃奶。
另一方面,由於乳糖酶基因外頭的調控位置突變,使得許多歐洲、非洲人的酵素在成年後可以持續作用,稱為乳糖酶持續性(lactasepersistence,簡稱LP,也就是乳糖耐受),而且同樣效果的不同突變,至少獨立誕生過5次。
具有某方面優點,使得存在感增加的DNA變異,稱作遺傳適應(geneticadaptation)。
已知的人類案例非常多,天擇的影響力有強有弱,LP算是受到最強烈天擇力量的基因之一。
由此推敲,當人類開始養牛、養羊,又吃奶以後,同時衍生LP應該是順理成章的事?然而,一系列考古學、遺傳學、古代遺傳學的探索,卻徹底打破上述看似合理的推論。
首先,考古學調查發現人類在中東馴化牛、羊,吃奶的歷史至少有9000年,接著距今7000年前已經引進歐洲多處。
再來,由遺骸中直接取得古代DNA得知,LP遺傳變異要等到4000多年前才出現,而且超過3000年前都還很小眾,最近2000年內才大幅提升存在感。
延伸閱讀:起司、優格與馬奶酒:歐亞草原的乳製品,開啟遊牧民族新時代!
顯而易見,人類開始吃奶的年代,比獲得成年後消化乳糖的能力,更早好幾千年。
2022年新發表的研究透過更廣泛的取樣分析,再度確認這件事。
由陶器中取樣乳脂質的地點和年代。
圖/參考資料1
再度確認:吃奶比遺傳突變更早好幾千年
隨著技術進步,如今有好幾種方法判斷古代人會不會吃奶,像是分析牙結石中的乳蛋白、容器中的乳脂質等等。
新研究偵測陶器中的乳脂質,包括以前發表188處,以及新取得366處,總共554處中東、歐洲的遺址中,得知6899件乳製品存在的紀錄。
吃奶的文化能追溯到中東,新石器時代擁有農業的人群,帶著他們的牛、羊一起移民歐洲,也將吃奶文化傳入歐洲。
到了距今7000年前,歐洲各大地區已經出現乳製品。
也許不見得會直接喝生乳,不過肯定存在起司等生乳加工的食品。
比較特殊的是巴爾幹半島,現在的希臘。
那時居民會養牛,養羊,吃肉肉;但是分析超過870件陶器,完全見不到乳脂質的蹤影。
此處或許更晚才建立起吃奶文化。
總之,7000年前吃奶文化已經廣傳歐洲各地。
相比之下,比對不同年代、地點的死人骨頭取樣,消化乳糖的LP遺傳變異最早在4600年前現蹤,比吃奶晚很多。
而且LP出現一段時間後,存在感依然非常低,距今3000到5000年前的青銅時代,LP並沒有什麼過人之處。
到此為止,LP只能說是人類族群中的一款普通變異,還不能算是遺傳適應。
延伸閱讀:不同地區的LP上升年代不一致,例如不列顛就比較早〈青銅時代晚期,不列顛大量移民,和凱爾特語有關?〉
不同年代,歐洲各地的吃奶狀況。
距今7000年前之際(5000BC)吃奶已經相當普及。
圖/參考資料1
現代社會:能代謝乳糖沒有好處,不能代謝只有小小壞處
儘管比本來以為的晚很多,LP遺傳變異在歐洲族群的比例,還是於最近3000年內明顯上升。
它到底因為什麼優點才受到天擇青睞,歷來爭論不休,有人提出營養、維生素D等假說,可是都缺乏決定性的證據。
搜集幾十萬人遺傳資訊的英國生物樣本庫(UKBiobank),近來被大量用於各色分析。
這項研究從中探討LP的影響,分析對象中大部分人具有LP,少數人沒有(論文用語是lactasenon-persistent,縮寫為LNP,也就是乳糖不耐)。
比對得知,LP並不會影響喝奶、食用乳製品的行為。
直接喝奶才有乳糖代謝的問題,加工成起司等乳製品可以避免,但是「問題」也許不是真的問題。
更進一步比對,LP對於健康狀況也沒什麼影響。
簡單說就是:對33萬位英國人的分析發現,LP與否,無關緊要。
加上其餘資訊推論,現代社會在正常情況下,缺乏LP大概就是喝奶拉肚子,不是什麼嚴重的問題。
例如隨著中國經濟發展,沒有LP的中國人大量喝奶,多數也沒怎麼樣。
這也符合台灣人的經驗,台灣人配備LP的比例不高,可是隨著飲食習慣改變,多數人也就是這樣喝奶。
另外喝奶會改變人的腸道菌,影響消化狀況,也是一個影響因素。
普遍缺乏LP的台灣人,很多人也是生乳照樣喝。
圖/[廣宣]牛奶妹徵求中興大學牧場鮮奶長期訂戶
飢荒、疾病,時代力量的逆境考驗?
為了解釋歐洲歷史上LP比例的大幅上升,許多論點提出喝奶的優點,但是想想頗有可疑。
把鮮奶加工製成乳製品,就能輕易抵銷LP問題,即使是飢荒時節也不例外;不能直接喝奶也不會餓死,吃起司就好。
在營養加分方面,能喝奶真的有什麼優勢嗎?
由人群中遺傳變異的比例變化,我們能評估天擇影響的結果,但是不見得能抓到當初天擇真正的目標。
新研究的分析指出,LP的意義似乎不在創造優勢,而是避免劣勢。
跑完一大堆統計分析後,有兩項因素和LP的關聯性最高。
一項是人口數量的波動,另一項是人口的密度。
論文的解釋是,人口數量波動和飢荒有關(飢荒讓人口減少),密度和傳染病有關(人變多會增加傳染病的機率)。
沒有LP的人直接喝奶,副作用往往是腹瀉,在豐衣足食的現代社會多半沒有大害,還能刺激代謝,順便減肥;雖然對某些人而言,拉肚子依然是困擾的問題。
至於營養不良的人,腹瀉更可能出問題;某些疾病下,拉肚子造成脫水,容易重傷害健康。
時常被營養不良、傳染病、飢荒等災厄糾纏,是古代的常態。
由此推論,不論是饑荒的短期逆境,或是傳染病的長期逆境(論文沒有特別討論,我想也包括寄生蟲?),配備LP的人由於能少拉肚子,生存機率也會大一點。
不同地區的人群,在不同年代的LP人口比例。
圖/參考資料1
魔鬼藏在拉肚子?
影響最大的年齡層可能介於5到18歲。
此一小大人的階段,乳糖酶將漸漸失去作用;營養不良、體弱多病的人身體比較脆弱,拉肚子是要命的事,這或許正是天擇的目標!
古時候衛生狀況不佳,拉肚子大概很常見,而未成年人的死亡率也遠勝現在,小孩死掉並不意外。
在此之下,能減少拉肚子的LP遺傳變異,長期累積下來,正面影響力或許頗為可觀。
這項研究的說法是否正確?它仍不足以算是決定性的證據,不過脈絡頗有道理。
非洲也有多個獨立誕生的LP遺傳變異,相較於歐洲了解少很多,這是個潛在的研究方向。
另外不可忽視,讓乳糖酶維持作用的LP遺傳變異,也受到飲食習慣、生活背景影響,不單純是遺傳的事。
例如自古牧業發達的蒙古、哈薩克,居民的LP比例一直很低,幾千年來也活得很好。
少拉肚子也許能解釋歐洲的狀況,其餘地區不宜過度延伸。
延伸閱讀
起司、優格與馬奶酒:歐亞草原的乳製品,開啟遊牧民族新時代!德國青銅時代的戰士們,大多乳糖不耐短篇 新石器時代適應歐洲北部,不吃魚的乳酪理論?以牛為尊的Maykop文化,大家都吃羊奶!6000年前非洲人,牙結石中的乳蛋白蒙古5000年,牛羊馬駱駝,乳製品的歷史 小河公主等4000年前新疆人,遺傳不是西方人,也不是現在的東方人巴瑤人x脾臟x基因變異:讓真人版水行俠潛水很久的秘密是?
參考資料
Evershed,R.P.,DaveySmith,G.,Roffet-Salque,M.,Timpson,A.,Diekmann,Y.,Lyon,M.S.,…&Thomas,M.G.(2022).Dairying,diseasesandtheevolutionoflactasepersistenceinEurope.Nature,1-10.ThemysteryofearlymilkconsumptioninEuropeFamineanddiseasedrovetheevolutionoflactosetoleranceinEuropeHowhumans’abilitytodigestmilkevolvedfromfamineanddiseaseAncientEuropeansfarmeddairy—butcouldn’tdigestmilk
本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook同名專頁。
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fierycloud
2022/09/19
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只是,突然也才覺得,是不是類似一些提及,發酵乳製品的乳糖會被微生物用掉一部份,相關敏感人群對發酵過的可能比較沒狀況?可能主要還是會生鮮食用的,否則其實就算是有養殖的,其實相關環境,多少被微生物處理過?類似一些敘述中,古代儲運糧食,可能多少有發芽發酵發霉過?
寒波
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怎麼證明澳洲人吃剩的蛋殼,來自5萬年史前巨鳥?
寒波
・2022/09/14
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古代人對生態環境的影響,不容易回答。
人類抵達澳洲的年代早於5萬年,在此之後,澳洲有一批大型動物滅團,但是與人類的關係多少,專家們各有主張。
有時候,甚至連人類是否接觸過某種動物都無法肯定。
一項2022年發表的研究,證實一款滅絕的史前大鳥確實與人類發生關係,而且材料相當特別:蛋殼中的古代蛋白質。
[參考資料1,2,3]
澳洲南部5萬年前的牛頓巨鳥與古巨蜥(Megalania)想像圖,兩者皆已滅絕。
圖/PeterTrusler
澳洲5萬年前鳥蛋殼,是塚雉還是巨鳥?
用於分析的材料是澳洲南部出土的一批蛋殼,有被煮食的痕跡;它們距今大概5萬年左右,可以推測是古代人的食物。
蛋殼來自哪種鳥呢?
活跳跳的鳥類可以根據外貌識別,去世後只剩骨頭的鳥類,也能靠著型態差異分辨。
而鳥類產下的蛋,不同鳥蛋的外觀有別,厚度等特徵也有所不同,有時候光是憑藉蛋殼,便能判斷物種。
有專家主張這批古代人吃剩的蛋殼來自牛頓巨鳥(Genyornisnewtoni),這是一款不會飛的大鳥,身高超過2公尺,體重220到240公斤,一顆蛋有1.5公斤重。
牛頓巨鳥在人類抵達澳洲後就消失了,但是沒什麼人類獵捕的骨頭證據。
倘若蛋殼真的產自巨鳥,可以推論這款鳥類的消失與人有關。
然而,也有專家認為這批蛋殼來自塚雉(megapode)。
塚雉體型比牛頓巨鳥小很多,只有5到7公斤重。
澳洲南部尋獲史前鳥蛋殼的遺址位置。
圖/參考資料1
由史前蛋殼中的蛋白質,判斷未知鳥類的演化位置
5萬年前成為人類大餐的鳥蛋,究竟何許鳥也?這項研究搜集多種鳥類的蛋殼型態作比較,也寄希望於遺傳學。
蛋殼的成分主要由碳酸鈣等礦物質構成,不過其中也有少量DNA、蛋白質;可惜出土蛋殼中無法取得足夠的古代DNA。
生物去世後,遺傳物質開始崩解,蛋白質的結構比DNA更穩固,生還機率更高。
好消息是,蛋殼中仍保有一些蛋白質片段,而且足以判斷親戚關係。
組成蛋白質的氨基酸序列取決於DNA編碼,只要知道基因的DNA序列,便能得知蛋白質的序列。
定序DNA比蛋白質容易太多,絕大部分時候假如不知道DNA序列,便不會知道蛋白質。
但是聰明的讀者馬上會想到,我們知道牛頓巨鳥的基因組嗎?假如不知道,即使獲得蛋殼中的蛋白質片段,又該如何比對呢?
儘管缺乏牛頓巨鳥的基因組,好消息是,隨著基因體學發達,已經有大量鳥類物種的定序資訊,像是Bird10000Genomes(B10K)計畫。
所以可以根據各種鳥類的蛋白質序列差異,畫出演化樹,再將蛋殼中取得的蛋白質置於其中一起比較,便能判斷未知鳥類的分類位置。
加入蛋殼鳥後,各種鳥類以蛋白質差異建構的演化樹。
鴕鳥(Struthiocamelus)、鴯鶓(Dromaiusnovaehollandiae)屬於古顎類(Palaeognathae),和蛋殼鳥分屬不同群。
蛋殼鳥(undeterminedootaxon)被歸類為雞雁小綱(Galloanseres)旗下,很早分家的分枝;塚雉(Alecturalathami)屬於雞形目(Galliformes),演化位置和蛋殼鳥差異不少。
圖/參考資料1
大鳥家族史:牛頓巨鳥、鴕鳥、恐鳥為各自獨立巨大化
依照可供分析的氨基酸變異,蛋殼鳥被歸類到雞雁小綱(Galloanseres)中很早分家的演化位置;而塚雉屬於雞形目(Galliformes,旗下有雞、火雞、珠雞、孔雀等一大堆鳥類),分家的時間要更晚得多。
藉由蛋殼殘存的遺傳訊息,無法判斷它是誰的最近親,不過肯定絕對不會是塚雉及其近親。
因此論文判斷,蛋殼應該為牛頓巨鳥的蛋蛋。
倘若真的是牛頓巨鳥,或者說是Genyornis屬旗下的鳥類,這項分析也有助於釐清它的分類位置。
說起不會飛的大鳥,大家都會想到鴕鳥、澳洲的鴯鶓(emu),還有紐西蘭已經滅團的恐鳥(moa);它們全部都屬於古顎類(Palaeognathae),和牛頓巨鳥所屬的雞雁小綱是平行關系。
澳洲的牛頓巨鳥及其近親們,目前被歸類為Dromornithidae,屬於雞雁小綱旗下已經滅團的一支。
所以大鳥與大鳥之間其實不是太近的親戚,是各自獨立巨大化的。
人類與Genyornis屬鳥類的體型比較。
圖/prehistoricwildlife
竊蛋人對巨鳥滅團有責任
不少恐龍愛好者聽過,當年出土竊蛋龍與恐龍蛋化石時,還以為它們是盜獵其他恐龍的蛋,所以取名為竊蛋龍。
後來才發現是誤會,它們懷抱的其實自己的蛋,可惜汙名已定,無法改名。
人類盜獵大鳥的蛋無庸置疑,同理可稱之為「竊蛋人」。
鳥類靠生蛋繁衍後代,對其他動物而言卻是營養豐富的食物,人類只要有機會當然也不會放過。
史前人類除了吃鳥蛋,也會將蛋殼加工製成工具與裝飾品;鴕鳥蛋殼的大量利用,甚至還能用來探討長達數萬年的非洲文化演化。
這回新研究以新奇的分析手法證實,5萬年前的澳洲人會採集牛頓巨鳥的巨蛋來吃。
由此推測,這款澳洲大鳥的滅絕,竊蛋人多半脫不了關係。
最後值得一提,由古早樣本取得非特定古代蛋白質(例如膠原蛋白、AMELY以外的其他蛋白質)的分析辦法,繼古代DNA之後也成為古生物學、古人類學的新利器。
澳洲的巨鳥蛋殼以外,雲南的步氏巨猿、西班牙的前人、青藏高原東側,甘肅的夏河丹尼索瓦人等材料,其中殘存的蛋白質片段都帶來寶貴的演化線索。
延伸閱讀
短篇澳洲最早遺址,距今6.5萬年 短篇人類在4.9萬年前,已經深入乾燥的澳洲內陸短篇 澳洲動物4萬多年前滅絕,與人息息相關短篇南非10.5萬年前,住在內陸的進步人士短篇人類最早量產裝飾品,鴕鳥蛋殼珠的社交絕美保存的「竊蛋龍胚胎」化石問世:孵化姿勢與現代鳥類如出一轍!16萬年前青藏高原,丹尼索瓦洞穴以外的丹尼索瓦人190萬年前,華南的步氏巨猿蛋白質80萬年前「前人」蛋白質,不是智人直系祖先,但是很接近
參考資料
Demarchi,B.,Stiller,J.,Grealy,A.,Mackie,M.,Deng,Y.,Gilbert,T.,…&Miller,G.(2022).AncientproteinsresolvecontroversyovertheidentityofGenyorniseggshell.ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences,e2109326119.ThefirstAustraliansategianteggsofhugeflightlessbirds,ancientproteinsconfirmEgg-eatinghumanshelpeddriveAustralia’s‘thunderbird’toextinction
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