为什么自然界没有大量酒精供摄入 人类却进化出了可以分解酒精的酶?

人类，有幸成为这个星球上酒量最大的动物之一，很大程度上要归功于我们祖先在1000万年前的一次基因突变。

在2000年，加州大学伯克利分校的Robert Dudley曾提出“醉猴假说（Drunken Monkey Hypothesis）”，他认为人类现今对酒精的适应和偏好源于人类早期祖先食用含有酒精的成熟发酵的水果。

Dudley在巴拿马森林研究猴群的过程中，发现巴拿马吼猴常吃的棕榈果内就含有酒精成分。其中未成熟水果中的乙醇含量为0%，悬挂在枝头的成熟水果中乙醇含量为0.6%，成熟落地的乙醇含量有0.9%，过度成熟的则可高达4.5%。

因此，在灵长类漫长的进化过程中，可能酒精起到了某些特定的作用。酒精的气味有利于找到食物，此外乙醇本身也是重要的热量来源，或许还可以刺激灵长类的食欲。

小猩猩没有酒发火打滚

然而，“醉猴假说”的提出受到了不少质疑。

第一，灵长类偏好成熟而非过熟果实，愿意摘取树上的水果，而不会浪费时间寻找地面上高酒精低糖的果实；第二，摄入酒精导致醉酒会严重影响树栖灵长类的平衡能力，尤其是年幼的个体，这对生存是及其不利的。

不过，越来越多的研究似乎表明，Dudley的理论是正确的。

2014年，《PNAS》上发表的一篇文章着重研究了醇脱氢酶ADH4的进化史，为这一理论提供了强有力的证据。

佛罗里达州圣菲学院的Matthew Carrigan团队对于ADH4的研究基于古遗传学，从现在已灭绝的生物体中恢复祖先的蛋白质，在实验室中测试自然进化过程中蛋白质的功能模型。

乙醇代谢涉及许多种酶，其中醇脱氢酶ADH4广泛分布于口腔、食道和胃部，可以说是人类乙醇代谢中分解酒精的第一步。

该小组根据数据库资料，对ADH4家族的进化历史进行了重建。其中包括28种哺乳动物（17种为灵长类）并对不同历史时期ADH4酶的醇代谢能力进行了测试。

约1000万年前人类与猩猩共同祖先的ADH4在第294位发生了一次单个氨基酸替换（A294V transition）。这次基因突变也使得ADH4对不同醇类的代谢能力发生了改变。

ADH4对香叶醇等长链醇（主要存在于树叶中）的代谢能力下降了超过50%，而对乙醇（主要存在于过熟果实中）代谢能力则提高了40倍。

要知道在之前的上亿年时间里各个时期，我们祖先ADH4对于乙醇的代谢能力，都是很低的，而且是稳定的低。也就是说，我们没有进化出可以分解酒精的酶，而是现有的酶分解酒精的能力突然变强了。

诚然，酒精代谢涉及多种酶的共同作用，不过这项研究至少这意味着，我们的祖先从这一时期开始，对于酒精的分解代谢能力有了一个不小的飞跃。

那么你们可能要问，为什么我们的祖先要“酒量大涨”呢？

Carrigan在文章中作出如下解释：

古生物学和古气候证据表明，我们祖先经历了暴露于摄入乙醇的选择性压力并产生了这种自适应现象，这种适应性模型可能是一种优选的进化结果。

根据这一时期的史前气候变化，当时非洲森林面积缩小，而草地大幅扩张。这种快速的环境变化带来了许多大规模的生态转变，包括东非的中新世森林生态系统的破碎化，森林和草地生态系统的产生，并与物种灭绝的证据相吻合。在这次全球物种灭绝中，东非早中新世森林中曾经富含的类人化石在中新世中晚期草原生态系统中逐渐变得稀少。

在这种生态环境的变化中，新鲜水果更难找到，人类祖先的生活模式也逐渐转向森林地表，能够迅速消化乙醇意味着更多的食物选择与能量来源，也意味着一种生态位的扩张。

2015年，Hockings团队一项长达17年的长期研究显示，野生黑猩猩也喝发酵的树液。野生黑猩猩们不仅对发酵树液颇为喜爱，还会到当地村庄偷棕榈酒，表现出对酒精惊人的迷恋。要知道西非几内亚的棕榈酒，酒精含量约为3.1%，在长期发酵之后，其酒精含量可达到6.9%。

黑猩猩与人类相似，体内也有突变的ADH4，可以高效分解酒精，尽管在各群体之间稍有差异。

细心看过ADH4的进化树后，你也许也发现了与我们人类一样有A294V突变的小家伙——艾艾狐猴（aye aye），它同样嗜酒如命。

在雨季，它们大约要用20%的进食时间喝旅人蕉的花蜜（酒精含量可达3.8%）。并且对狐猴的饮料测试也显示，它们更喜欢酒精含量高的饮品…

总结一下，

在漫长的进化过程中，或许正是这ADH4上一个小小氨基酸的突变，使人类祖先获得了更强的酒精代谢能力，帮助人类祖先逃过了中新世的物种灭绝，在1000万年后开出了灿烂的文明之花。

最后，这个问题告诉我们：

酒 精 是 一！类！ 致！ 癌！ 物！

为了灿烂的人类文明之花，偶尔喝喝就得了…

参考资料：

[1] Drunken Monkeys: Does Alcoholism Have an Evolutionary Basis? – LIVESCIENCE

[2] Our ancestors were drinking alcohol before they were human – BBC

[3] Carrigan, M. A., Uryasev, O., Frye, C. B., Eckman, B. L., Myers, C. R., & Hurley, T. D., et al.(2015). Hominids adapted to metabolize ethanol long before human-directed fermentation. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 112(2), 458-63.