“杜康基因”是第七種乙醇脫氫酶基因變體,也被稱為解酒基因,它僅在東亞人群中存在。為什么歐洲也有很多人喝酒,卻沒(méi)發(fā)現(xiàn)這個(gè)基因變體呢?這要?dú)w因于大部分東亞人用糧食釀酒,而歐洲人主要用水果釀酒,這存在比較大的差別。歐洲直到中世紀(jì)農(nóng)業(yè)都不發(fā)達(dá),可用于釀酒的糧食很少。因此,酒精對(duì)歐洲人基因的選擇時(shí)間短,作用很弱。
33歲的李輝從不喝酒,但這似乎并沒(méi)有妨礙他率領(lǐng)的復(fù)旦大學(xué)現(xiàn)代人類學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的課題組發(fā)現(xiàn)有關(guān)中國(guó)人喝酒的秘密——在中國(guó)、日本及朝鮮半島的東亞人群中存在一種特別的乙醇脫氫酶第1B基因第七變體(ADH1B-H7),這種特殊的基因變體可以高效降解與酒精相關(guān)的大量毒素。
通過(guò)這一發(fā)表于7月號(hào)《人類遺傳學(xué)年報(bào)》(Annuals of Human Genetics)上的研究成果,中國(guó)人酒桌上的那點(diǎn)事兒——豪氣沖天與自慚形穢,上臉與面不改色,“感情深一口悶”等等花樣似乎都有了一個(gè)解釋的出口。
而且,這個(gè)神秘的基因變體有一個(gè)很中國(guó)的綽號(hào)——“杜康基因”——源于傳說(shuō)中夏朝末年中國(guó)糧食釀酒的鼻祖杜康。
基因突變
不喝酒的李輝對(duì)酒精產(chǎn)生興趣是在6年前。在耶魯大學(xué)醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)系坎尼斯·吉德教授的實(shí)驗(yàn)室擔(dān)任博士后科研助理時(shí),李輝研究了若干個(gè)酒精中毒相關(guān)基因家族的歷史地理學(xué),發(fā)現(xiàn)一些基因與民族文化有很大相關(guān)性,并在很晚近的歷史時(shí)期受到了強(qiáng)烈的自然選擇,極大改變了東亞地區(qū)的遺傳地勢(shì)。作為人類學(xué)學(xué)者,李輝很自然想到把這些基因與人類學(xué)研究聯(lián)系在一起。所以,就開(kāi)始了解酒基因在世界人群中分布的研究。
人體之所以能夠?qū)凭瓿山舛具^(guò)程,主要與兩種基因相關(guān)。乙醇脫氫酶基因的產(chǎn)物功能主要是將人體攝入的酒精分解為乙醛,乙醛在另外一類基因的產(chǎn)物——乙醛脫氫酶的作用下進(jìn)一步被分解為乙酸,而乙酸是人體內(nèi)眾多代謝反應(yīng)需要的底物,這就完成了一個(gè)對(duì)酒精的分解過(guò)程。
其中,乙醇脫氫酶基因家族非常龐大,目前發(fā)現(xiàn)其存在7種基因,其中第1B基因“肝乙醇脫氫酶基因”又發(fā)現(xiàn)了7種變體亞型。之前的研究發(fā)現(xiàn),肝乙醇脫氫酶第五種基因變體僅在猶太人和少部分阿拉伯人群中存在,其基因功能雖有所轉(zhuǎn)變,但是功能增強(qiáng)不多。
而通過(guò)對(duì)全世界46個(gè)人群、總數(shù)近萬(wàn)人左右的采樣鑒定,李輝的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),乙醇脫氫酶第七種變體僅在東亞人群中存在,東亞人群中含有這種基因型的人在整個(gè)東亞人群中的比例占到70%以上,而在世界其他地區(qū)幾乎沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這種基因型的存在。這46個(gè)人群覆蓋了全世界除南極洲以外的各個(gè)大洲的主要人群。
第七種乙醇脫氫酶基因變體的基因序列相比其他的變體,它既在基因編碼區(qū)突變而改變了酶蛋白的結(jié)構(gòu),又在分子生物學(xué)上稱為增強(qiáng)子的序列片段上有了一個(gè)基因突變,使得乙醇脫氫酶基因表達(dá)乙醇脫氫酶的能力大為增強(qiáng),將酒精分解為乙醛的功能顯著增強(qiáng),所以也被稱為解酒基因。
它在漢族人群中的攜帶比例高達(dá)驚人的79%,而在歐洲人群中卻幾乎沒(méi)有被發(fā)現(xiàn),在中國(guó)的很多少數(shù)民族中,比例也很低,只有5%以下。因?yàn)檫@個(gè)原因,以漢族為代表的東亞人發(fā)生酒精中毒的情況很少,而酒精中毒在歐洲人中卻非常常見(jiàn)。
同樣,僅在東亞人群中發(fā)現(xiàn)存在的第六種肝乙醇脫氫酶基因變體出現(xiàn)在大約2萬(wàn)年前,這與人類走出非洲假說(shuō)的進(jìn)入東亞的年份和地理分布相符。但第七種肝乙醇脫氫酶基因變體出現(xiàn)的時(shí)間卻只有2800年左右,這是一個(gè)非常年輕的基因變體。一個(gè)如此年輕的基因變體,仿佛是在一瞬間在漢族人群中出現(xiàn),又非常迅速地?cái)U(kuò)張開(kāi)來(lái)。為此,李輝對(duì)兩組古人類樣本的基因進(jìn)行了比較分析,分別是中國(guó)新石器時(shí)代(大約5000—6000年前)的古人類樣本和秦漢時(shí)代的古人類樣本,結(jié)果發(fā)現(xiàn)第七種基因變體僅在秦漢時(shí)期的古漢族人群中開(kāi)始大規(guī)模出現(xiàn),這個(gè)時(shí)期中國(guó)的酒文化已經(jīng)非常繁榮,似乎是酒精對(duì)乙醇脫氫酶基因家族的各種變體進(jìn)行了選擇,在這種選擇壓力下使得第七種乙醇脫氫酶變體在漢族中的比例得到很大升高。
隨著生產(chǎn)力水平的提高,漢族人口急劇增多,并向全國(guó)各地?cái)U(kuò)散開(kāi)來(lái),此種基因也隨之迅速擴(kuò)張開(kāi)來(lái)。
發(fā)現(xiàn)這種基因后,李輝團(tuán)隊(duì)?wèi)蛑o地將其稱為“杜康”基因——中國(guó)傳說(shuō)中第一個(gè)釀酒的是杜康,他是夏朝末期人,這與乙醇脫氫酶第七變體出現(xiàn)擴(kuò)張的時(shí)間也相近。
中國(guó)人將變海量
環(huán)境選擇作用是一個(gè)持續(xù)的過(guò)程,酒精對(duì)人體基因型的選擇也會(huì)繼續(xù)。要想將乙醛徹底分解為無(wú)毒的乙酸,還需要另一種乙醛脫氫酶,但奇怪的是,50%的東亞人群身體中又缺少乙醛脫氫酶的功能。
李輝說(shuō),東亞人中同時(shí)含有乙醇脫氫酶和乙醛脫氫酶基因高效功能的人,在喝酒之后,酒精會(huì)很快被消化掉,對(duì)身體基本沒(méi)什么危害,這些人在酒精的選擇下會(huì)比較容易保存下來(lái)。而那些在東亞人中占多數(shù)的,只含有乙醇脫氫酶而不含乙醛脫氫酶基因功能的,也就是那些喝酒容易“上臉”的人,對(duì)喝酒不會(huì)感到有快感,他們也就比較不會(huì)主動(dòng)去喝酒,也會(huì)比較容易生存下來(lái)并繼續(xù)擴(kuò)大。而那些不含乙醇脫氫酶變體卻嗜酒的人則會(huì)被慢慢淘汰掉。但這并不代表中國(guó)人會(huì)越來(lái)越能喝酒,因?yàn)槟切┰诰凭x擇下被保留下來(lái)的占大多數(shù)的還是喝酒會(huì)“上臉”的人,他們雖然不會(huì)酒精中毒,但是會(huì)發(fā)生乙醛中毒,所以不能多喝酒。
李輝表示,喜歡喝酒和能喝酒不是一回事。酒精慢性中毒的一個(gè)表現(xiàn)就是嗜酒,那些酒鬼離了酒以后流淚抓狂的表現(xiàn)其實(shí)是酒精中毒,爛醉如泥也是酒精中毒的表現(xiàn),這些在歐洲喜歡喝酒的人群中很常見(jiàn)。其他民族只是缺乏乙醇脫氫酶第七種變體,并不是缺乏乙醇脫氫酶。任何一種乙醇脫氫酶都能分解酒精,第七變體只是比別的分解酒精的能力更強(qiáng)。所以,他們不是喝了酒就會(huì)酒精中毒,除非那種完全缺乏乙醇脫氫酶的人群才是完全不能沾酒。
李輝說(shuō),他的研究只是從一個(gè)側(cè)面揭示了人類進(jìn)化的有趣故事。“為了健康,我們還是應(yīng)該盡量少喝酒。”
俄羅斯人為啥嗜酒
為什么同樣在歐洲有很多人喝酒,卻沒(méi)有發(fā)現(xiàn)乙醇脫氫酶第七種基因變體呢?
李輝解釋說(shuō),基因突變是偶然的現(xiàn)象,并不是由于環(huán)境變化而必然引發(fā)的,中國(guó)人中的突變是一種機(jī)遇,飲酒只是對(duì)這種基因的擴(kuò)張有促進(jìn)。中國(guó)酒文化的繁榮和中國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展密切相關(guān)。商朝以后,中國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展迅猛,糧食在供食用外還有大量剩余,而古代又沒(méi)有很好的貯藏糧食的條件,所以中國(guó)人就越來(lái)越多地把糧食用來(lái)釀酒。而由于酒精的成癮作用,喝酒的習(xí)俗迅速散播開(kāi)來(lái)。在此過(guò)程中,酒精對(duì)人的基因進(jìn)行了選擇。基因突變?cè)谌巳褐惺且环N很常見(jiàn)的事件,基因突變具有不定向性,所以導(dǎo)致有些人體內(nèi)有解酒基因,而有些人體內(nèi)沒(méi)有。如果這些人都喝酒,那么具有解酒基因的人就不容易發(fā)生酒精中毒,而沒(méi)有解酒基因的人就容易因?yàn)槿狈饩苹驅(qū)е戮凭卸荆凭卸疽l(fā)的各種直接或間接疾病會(huì)導(dǎo)致他們的急性或慢性死亡,這樣這種人就會(huì)因?yàn)楹染贫惶蕴簟>哂薪饩苹虻娜嘶盍讼聛?lái),慢慢的他們?cè)谌巳褐械谋壤蜁?huì)因?yàn)楹染七@個(gè)行為的選擇作用而不斷擴(kuò)大。這在生物學(xué)上稱為自然選擇,指的是環(huán)境中某種因素(這里就是酒)對(duì)基因進(jìn)行了選擇,使得有利的基因變體(這里就是解酒基因)得以保留下來(lái),并不斷擴(kuò)大,不利的基因變體(這里就是非解酒基因變體)被淘汰掉,這是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程。由此,乙醇脫氫酶第七變體的人在漢族的比例中就變得非常高。
至于歐洲,雖然都是酒,但歐洲的酒主要是由水果釀造的,而東亞人群的酒主要是由糧食釀造的,這存在比較大的差別。另外,歐洲直到中世紀(jì)農(nóng)業(yè)都不發(fā)達(dá),可用于釀酒的糧食很少。因此,酒精對(duì)歐洲人群中基因的選擇時(shí)間短,作用很弱。
在歐洲人中,讓人印象深刻的是俄羅斯人的嗜酒,其經(jīng)常飲用的伏特加酒精度數(shù)很高,不過(guò),李輝指出,很多人以為伏特加是用糧食釀造的,其實(shí),伏特加是用馬鈴薯發(fā)酵蒸餾的。而馬鈴薯原產(chǎn)地在美洲大陸,很晚才傳到歐洲,所以俄羅斯人飲用伏特加的時(shí)間并不長(zhǎng),酒精對(duì)俄羅斯人基因的選擇作用也不明顯。
與此相類似的是中國(guó)的很多少數(shù)民族,比如蒙古族等喜歡豪飲,但他們?cè)诤荛L(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)都過(guò)著游牧生活,也沒(méi)有多余的糧食釀酒,酒精對(duì)其的選擇作用的時(shí)間也比較短。“基因的選擇是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程,這就是為什么我們現(xiàn)在見(jiàn)到的很多能喝酒的民族卻不具有這類解酒基因的原因。”李輝說(shuō)。
上臉的人更能喝?
既然以中國(guó)人為主的東亞人群中有分解酒精能力特別強(qiáng)的乙醇脫氫酶第七亞型基因變體,那么是不是中國(guó)人在喝酒時(shí)就可以隨心所欲?
李輝并不認(rèn)同,他說(shuō),雖然70%的漢族人身體內(nèi)有這種基因,但這只能是將酒精分解為乙醛,乙醛對(duì)人體還是有毒性的。慢性乙醛中毒類似酒精中毒,表現(xiàn)有體重減輕、貧血、譫妄、視聽(tīng)幻覺(jué)、智力喪失和精神障礙等。所以,盡管很多中國(guó)人不會(huì)發(fā)生酒精中毒,但會(huì)發(fā)生乙醛中毒。
乙醛具有讓毛細(xì)血管擴(kuò)張的功能,會(huì)引起臉色泛紅甚至身上皮膚潮紅等現(xiàn)象,也就是我們平時(shí)所說(shuō)的“上臉”。
喝酒容易上臉的人身體內(nèi)有高效的乙醇脫氫酶,能迅速將血液中的酒精轉(zhuǎn)化成乙醛,卻缺乏乙醛脫氫酶功能,導(dǎo)致乙醛在體內(nèi)迅速累積而遲遲不能代謝。與酒后“面不改色”的人相比,乙醛在容易上臉的人身體內(nèi)停留時(shí)間較久,毒性作用更大。
不過(guò),一般來(lái)說(shuō),過(guò)了1—2個(gè)小時(shí)后,紅色就會(huì)漸漸退去,這是因?yàn)椋闻K中的細(xì)胞色素P450會(huì)慢慢將乙醛轉(zhuǎn)化成乙酸,乙酸進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)后會(huì)被代謝掉。所以,李輝建議喝酒容易“上臉”的人應(yīng)盡量少喝酒。