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一碗骨头汤改变了10000年人类历史

 中国生命营养 2019-09-24

前两天刚从美国回来,第二天一早就赶往长沙的某个会做talk。会议期间又遇到了一帮老朋友,复旦大学的神奇天才教授李辉,在马王堆中发现了来源,以及10000年前人类用来喝骨头汤的碗。

人和家里的狗都喜欢喝骨头汤。为什么这么好喝?主要是因为骨髓。动物成年后,骨头里主要是黄骨髓,黄骨髓是脂肪组织,加上肉里的蛋白和氨基酸,所以非常鲜美。骨髓出现在我们人类食谱,最早可以追溯至300万年前。为什么要吃骨髓?我们人类并不是一开始就站在食物链顶端的。那时候有一头鹿被一群狮子干掉,它们吃完了主要的肉,然后轮到旁边的野狼等吃第二波肉,剩下的那一点内脏被吃光后,才会轮到原始人类。而留给人类的就只有骨头,正是这些营养,才让我们的种族得以更好地生存下来。

我们人类拥有大大的脑子,能够制造出汽车和火炮,让我们的移动速度高于大猩猩,能够从远方把大猩猩一枪毙命。能用两条腿直立行走,使我们能够扫视整片草原,视野更开阔,不再需要用手去移动身体,手就能去做更多的事情,比如说扔石头和使用工具。经过不断进化,人类开始能够生产和使用一些很精细的工具,比如石器,它的一个用途就是把骨头敲开,便于人类吃到里面的骨髓。最后站到了食物链顶端。莫愁最近看到,有科学家发现,食用骨髓,在人类大脑进化过程中起到了关键的作用。

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聪明的人类,源于更大的大脑

先给大家分享一个故事,记得某次和中科院物理所一哥们儿吃饭的时候,听他讲了发生在家乡的某大爷大破毒窝的江湖奇谈:一大爷住小区五楼,但六楼每晚都不知在搞什么,咚咚咚个不停,声音不大,但大爷还是失眠,连着几晚就有些奔溃。大爷爬到六楼,边骂边敲门,出来一个很瘦的年轻男人一脚就把老爷子踹楼下了,跟在后面的大爷老伴不干了,叫来儿子堵门,报警,在窗边大喊“杀人啦”,一连串动作一气呵成,而事实上老爷子就擦破点皮。

保安和联防队员火速赶来后发现,这是个冰毒窝点,屋里的人正在分包冰毒,那台小小的扎口机的声音惹来了失眠的大爷,然后这天恰好原本管事的不在,迎接大爷的又是一个愣头青,于是就悲剧了。

距今约200万年前,人类的祖先们开始了更大的大脑和身体的进化,尽管在最近的3万年,人类的大脑和体型稍有下降,但是大脑占身体的比例却从未下降。

人类祖先的脑化石颅内体积与地质年龄的关系。图片来源:Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences)

与此同时,大脑是对能量具有十分敏感性的器官。成年人的大脑为了维持基础功能而所需要的能量,可以占到基础代谢率的20%-25%,但是大脑的质量,仅仅占了身体的2%。这一现象在儿童身上尤为明显。4.岁左右的儿童,大脑消耗的能量,甚至可达基础代谢率的 66%

认为人类能从其他灵长类动物中脱颖而出,主要是因为我们进化出了灵长类动物中最大的大脑最多的神经元与猩猩和大猩猩相比,人类大脑神经元是这些动物大脑的整整3倍,而猩猩和黑猩猩的大脑容量,在灵长类动物排名 No.2。
想要进化出如此耗能的大脑,首先就要有能提供足够能量的饮食。如果人类祖先无法寻觅到足够高能量的食物,那么就难以平衡日常的高能耗,更遑论进化出让人类更聪明的大脑。

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人类大脑进化,食用骨髓功不可没

为什么人类能在灵长类中脱颖而出,拥有3倍以上的神经元数量?600万年前,非洲人类祖先(也就是我们的祖先),很可能与其他灵长类动物(如黑猩猩),有着同样依赖植物的食谱。
在非洲森林和稀树草原环境中,黑猩猩主要以水果、植物叶片、花、树皮、坚果和昆虫为主食,动物性食物,平均只占黑猩猩饮食的3%左右。也就是说,在黑猩猩的食谱中,很难获得脂肪和蛋白质。

而人类祖先则比较幸运,因为他们可以吃肉。一些化石证据显示,人类祖先不仅捕食比自己体积小的动物,还会猎杀体型比自己大得多的动物如大象、犀牛和长颈鹿。莫愁觉得这不仅得益于人类祖先懂得打磨和使用工具,提高了狩猎成功率,同时也得益于人类祖先发现如何取火。

一方面,可以为人类祖先提供温暖和光源,让他们在寒冷季节、或是晚上仍然可以活动;另一方面,火可以被用来加热食物,让肉类更好消化,同时加热还可以去除一些食物中的寄生虫,降低了中毒和患病的可能,使人类的食物更安全。

但是,人类祖先是如何从以植物为主类似黑猩猩的饮食,转变成以动物类饮食为主的狩猎者饮食的?这中间可能存在一个一直以来被研究者忽略的过渡时期。最初想要获得更高能量饮食的人类祖先,或许和黑猩猩一样,没有那么大的脑容量,也不太会使用工具,他们想要存活下来,但又不能正面和大型食肉动物争夺食物。

认为这个猜想是很合理的。在野生环境中,其他动物很难接触到骨髓。砸碎骨头所需的工具,也不难寻找,更无需复杂的加工。而如果人类祖先和其他体型相当的动物一样吃低热量的食物,那么他们每天就要花上至少10个小时来消化,也根本负担不起一颗极度耗能的大脑

骨化石,其骨髓腔中有晶体生长

骨头就像一个容器一样,将骨髓密封,防止细菌滋生。所以尽管人类祖先还不懂得用火,吃骨髓也不会增加细菌滋生所带来的疾病风险。而这个寻找骨髓的动作,或许还激发了后续人类祖先进一步打磨工具的灵感,一步步从清道夫的角色,转换成狩猎者的角色。

发表在《Journal of Human Evolution》杂志的研究指出:敲碎骨头寻找骨髓的过程,在人类双手进化中起到了关键作用。虽然人类祖先参与了不同工具制作和使用的相关活动,如砸开坚果、切肉、敲碎骨骼或打磨石器,但这些行为,对人类手部解剖结构的影响并不完全相同。研究发现,获取骨髓是所有行为中,所需压力最大的。因此在人类双手结构进化过程中,显得最为重要。

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脂肪——大脑进化的助推器


此外,研究人员还认为,相比于先前「以肉为中心」的人类进化范式假设,由骨髓饮食引出的「以脂肪为中心」的假设,看起来更合理。
*范式(paradigm)是由美国著名科学哲学家托马斯·库恩(Thomas Kuhn)提出,指的是一个共同体成员所共享的信仰、价值、技术等等的集合。

偷偷告诉你,这是因为,野生动物的肉太瘦,消化这些瘦肉中的蛋白质,所能获得的能量,或许还不足以抵消消化过程中带来的能量消耗。

的这一看法在过去曾经得到过证实。早期北极探险家刚到北极时,曾尝试依赖兔肉生存,但后来集体出现了'兔子饥饿症'。相较于牛肉、羊肉、猪肉含30%左右的脂肪,兔子肉仅含8.7%的脂肪,然而大量食用富含蛋白质的兔肉,却引起头痛、乏力、视力模糊等各种不适。
事实上,在没有良好脂肪来源的情况下吃瘦肉可能会导致蛋白质中毒或急性消化不良。耶鲁大学教授汤普森由此认为,吃肉作为促进大脑进化的途径,并不完全合理。此外,英国伦敦城市大学脑化学,与人类营养研究所创始人兼主任麦克·克劳福德(Michael Crawford)也支持,脂肪是人类大脑进化核心的观点。
他还认为,来自海鲜中的omega-3 脂肪酸,是促进人类大脑进化的关键脂肪。omega-3 脂肪酸是一类不饱和脂肪酸,其中最重要的3种分别为alpha-亚麻酸(ALA)、二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)。

第一种ALA属于植物性omega-3 脂肪酸,常见于海藻、亚麻仁中,后面两种常见于海洋动物,如三文鱼、秋刀鱼、青花鱼等。
除了陆生生物的骨髓,人类祖先还把目光投在乌龟、鱼等水生生物上。一项发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)杂志的论文指出,土耳其人在距今约190万年前,曾从鳄鱼和乌龟的尸体中觅食。这些海洋生物提供大量的omega-3 脂肪酸,同时这些脂肪酸也存在于大型动物的肉和脑组织中。
加州大学戴维斯分校的人类学家特蕾莎·斯蒂尔(Teresa Steele)认为:“长链不饱和脂肪酸是大脑发育所必须的营养。在这个时期(距今 190 万年前),我们确实看到了大脑尺寸的扩大,所以这里也许存在着某种关系。”
虽然「脂肪促进大脑进化」的相关理论,在目前为止仍然处于猜想与推论阶段,希望后续考古学家能发现更多能支持这个观点的化石证据。不过,如果你想尝尝骨髓的美味,不妨今晚就试试看为大家推荐的伯尔顿的这道烤骨髓菜谱。

烤骨髓欧芹沙拉

◆ 材料
12 个 7.5 厘米的小牛骨髓
1 束扁叶欧芹,切碎
2 个洋葱,去皮切成薄片
2 勺(30 g)酸豆
2勺(30 ml)初榨橄榄油
1个柠檬
粗海盐
黑胡椒
◆ 制作过程
1.将骨髓放入烤盘中,在 230°C 烤箱中烘烤约 20 分钟,可依据骨骼情况适当调整烘烤时间。
2.将切好的欧芹、洋葱和酸豆混匀,加入盐、胡椒、橄榄油和柠檬汁制成沙拉。

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氧气,决定了生物进化

既然给大家讲到了骨髓对人类进化起到的革命性作用,那就不得不提作为自然界中分布最广,占地壳质量的48.6%,是所有元素中丰度最高的氧气。据加拿大科学家的最新研究显示,大气层中氧气含量的快速增长根本性地改变了地球上生命进化的道路
在距今大约5.6亿年前,地球大气中的氧气开始迅速地积累,促进了多细胞生物的发展。加拿大考古学家在对北极冰层和北冰洋底部进行研究后发现,在这里分布着大量史前生物的沉积物。通过使用放射性碳测年法对它们进行鉴定,这些生物均出现在大气中的氧气快速积累后大约500万年。正是由于氧气的特殊效果,在这些古老的生物体内发生了最初的细胞分裂。
除了出现多细胞生物以外,氧气的氧化特性还显著地改变了地球上非生命物质的面貌。尤其是,由于那些包含有铁化合物的岩石被氧化,导致群山的颜色变暗了许多。
参与该项研究的科学家盖伊·纳尔波恩教授表示:“在氧气大量出现在大气层中后,我们的星球就像是被接通了'开关’,山峦的景色开始变化,海洋中也出现了首批多细胞生命。在氧气分子溶入海洋1000-1500万年之后,那里也开始出现最为原始的浮游植物。”在“前氧气时代”,在地球上居于统治地位的只是一些结构最为简单的微生物。

据悉,地球上最为简单的单细胞生物的矿化沉积物是在北冰洋底部找到的。这些原始生物生活在距今大约5.75亿年之前。而在过了大约1000万年之后,这些生物开始拥有了多细胞的复杂结构并逐渐在海洋底部蔓延开来。又经过2000万年,多细胞生物开始发生分化,由于所处的生存环境存在着差异,它们便走上了不同的进化之路。
生命的不断更替与地球的逐渐演化推动了生物的进化。进化过程中物种间的差异不断加大,种间差距深深刻在了物种各自的发育过程中。随着地球进入“有氧时代”,多细胞生物孕育而生。多细胞生物的发育起始于受精卵(一种很典型的干细胞),而后发生的一系列事件如卵裂、原肠胚形成、神经发生等均在干细胞的基础上进一步展开。干细胞(Stem Cell),是一类具有自我复制能力的多潜能细胞,能够再生成各种组织器官和人体,又被医学界称为“万用细胞”。在整个生命历程中,它能够修复小的组织损伤并维持着身体器官的正常运行。因此,干细胞的移植和治疗为一些疑难杂症的治愈带来了希望。

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“万用”干细胞的“宿命论”不灵了?

近日,丹麦哥本哈根大学健康与医学科学院在《Nature》杂志上发表一项研究发现,胎儿肠道中的所有细胞都有可能发育成干细胞。可见,探索未成熟细胞是否能够发育成干细胞的决定性因素,可能成为开发干细胞移植和治疗的重要内容。

Kim Jensen教授(左一)及其团队 图片来源:BRIC

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