数千年来，土豆一直是安第斯地区生活的中心。土著安第斯社区是第一个驯化这种富含淀粉作物的人，早在土豆传播到世界各地之前，就将其转变为饮食主食。现在，研究人员发现这一古老对土豆的依赖可能也塑造了人类的演化。如今，秘鲁的土著人民比其他已知人群携带更多的与淀粉消化相关的基因拷贝。一项由加州大学洛杉矶分校和布法罗大学的研究人员共同领导的新研究表明，在土豆在安第斯高原大约6000到10000年前成为主食的同时，自然选择开始倾向于携带特别多唾液淀粉酶基因（称为AMY1）的土著安第斯人。这些研究结果最近发表在《自然通信》期刊上。 消化淀粉的遗传优势 根据加州大学洛杉矶分校人类学副教授Abigail Bigham的研究，携带更多AMY1拷贝的人通常在唾液中产生更多的淀粉酶，且被认为能更有效地处理淀粉。为了进行这项研究，Bigham和她的进化人类学家团队收集了秘鲁安第斯的凯丘亚语居民的DNA样本。然后，他们将这些样本与包含来自数十个现代人类种群的数千个DNA样本的基因组数据库进行了比较。 “高海拔的安第斯山脉因其了解人类进化适应的丰富性而著称——例如，缺氧，组织没有得到足够的氧气，”Bigham说。她与合著者Kelsey Jorgensen（当时是Bigham的博士后研究员）之前的研究提供了安第斯人民在淀粉消化途径选择方面的证据。“这项新研究强调了安第斯地区在理解人类对其他选择性环境压力（如饮食）的进化适应方面的价值。” 共同通讯作者Omer Gokcumen是布法罗大学生物科学教授，他曾表明，AMY1的第一次重复发生在至少80万年前的人类中。他表示，新发现提供了异常强有力的证据表明，在土豆种植开始之后，自然选择在安第斯地区对该基因的影响。 "生物学家早就怀疑不同的人类群体在应对饮食时进化出遗传适应性，"他说，"但只有很少几种情况的证据如此强烈。" 土豆种植如何塑造安第斯的进化 土著安第斯人的祖先在定居高原和驯化土豆之前，已经拥有不同数量的AMY1拷贝。有些个体携带相对较少的拷贝，而其他人则携带较多。然而，一旦土豆成为重要的食物来源，拥有更高AMY1拷贝数的人似乎获得了进化优势。研究人员估计，从大约10000年前开始，携带大约10个或更多拷贝的人每一代有1.24%的生存或繁殖优势。“进化就像雕刻，一点一滴，而不是建造一座大楼，”Gokcumen说。“并不是说土著安第斯人在开始吃土豆后获得了额外的AMY1拷贝。相反，拷贝数较少的人在时间的推移中被淘汰，也许是因为他们的后代较少，而那些拷贝数较高的人则留下来了。”经过许多代的这种过程，产生了显著的差异。现在生活在秘鲁的土著人民平均携带10个AMY1拷贝，比研究中调查的其他83个人群多出大约两到四个拷贝。 人类DNA中的土豆种植印记 研究人员还将秘鲁土著人与玛雅人进行比较，玛雅人是一个在墨西哥的土著群体，与安第斯人民有着共同的进化历史，但没有土豆种植的传统。秘鲁土著人民平均携带10个AMY1拷贝，而玛雅人平均为六个。这一差异支持了土豆种植发挥了重要作用的观点，但是研究人员必须排除土著美洲历史中的另一个重大事件。 在15世纪与欧洲接触后，整个美洲的土著人口由于疾病、饥荒、暴力、冲突和基因多样性的急速丧失而急剧下降。因此，研究人员必须确定这一严重的人口瓶颈是否可能减少了携带较少AMY1拷贝的人数，即使土豆消费并不是原因，也创造了自然选择的表象。分离这些可能性是这项研究的主要挑战之一。 通过使用最先进的超长DNA测序技术以及新可用的比较数据集，研究团队发现高AMY1拷贝数在欧洲到来几千年前就在安第斯地区变得更加常见。