科研进展 | 戒不掉碳水?古DNA揭示的缘由

文摘   2024-11-07 17:36   江苏  
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米饭、面包、面条……你是不是也很难抵挡碳水的诱惑?碳水不仅能为身体提供能量,还能带来心理上的满足感。


近期发表在美国《科学》杂志的新研究,揭示了一个有趣的事实:人类对碳水化合物的渴望,可能深深植根于我们的基因中。


《生命时报》结合新研究及专家观点,解读为什么碳水会让人上瘾,并教你科学吃碳水。

01
人类可能“天生”爱碳水


这项研究显示,存在于人类口腔中,并能分解复杂碳水化合物(如米饭、面包和面条)的关键基因——唾液淀粉酶基因(AMY1),在人体内的最初复制,可能早在80多万年前就已经发生,远远早于农业的出现。



研究人员分析了包括尼安德特人和丹尼索瓦人在内的68个古人类基因组,发现当时的狩猎者就已经拥有4到8个AMY1基因副本。


正是AMY1基因的复制,为人类的身体消化大量淀粉类食物打好了基础。这意味着,在开始种植小麦和水稻之前,人类就已经在基因层面上为碳水做好了准备。


摄入富含淀粉的食物时,唾液中的淀粉酶会开始发挥作用,将其分解为葡萄糖,为身体提供动力。AMY1基因的存在和变异,使得身体能够更高效地处理这些碳水化合物。


当人类开始种植小麦和水稻时,携带更多AMY1基因副本的人能更好地适应新的饮食模式,这些人不仅能更有效地消化富含淀粉的食物,还可能因此有更强壮的体魄去繁衍后代。因此,现在人们对碳水的热爱,或许是基因在起作用。
02
碳水,太多太少都不好


碳水化合物是神经系统和心脏的主要能源,也是肌肉活动的主要燃料,可在肠道中水解成可被人体吸收利用的葡萄糖。


此外,碳水化合物还参与机体细胞的组成和多种活动,并具有调节血糖、节约蛋白质和抗生酮等重要作用。蛋白质、脂肪等都不能替代碳水发挥作用。



碳水化合物不能毫无节制地摄入,尤其是白糖、糖果、甜品、蜂蜜等含单糖、双糖较多的食物,否则容易出现肥胖、龋齿等。


但如果碳水摄入不足,神经递质易发生紊乱,出现神经系统功能方面的问题,如情绪沮丧、思维能力下降、失眠、抑郁等。


长期缺乏,可能出现耐力差、工作效率降低、精力不充沛、酮症酸中毒等症状,甚至缩短寿命。

03
碳水的推荐摄入量


目前各国营养专家所推荐的碳水化合物摄入量,大约占一日能量需要的一半或一多半,我国的推荐范围是50%~65%。


如果一个成年人每日需要2000千卡的能量,那么他应当摄入250~300克左右的碳水化合物。


这个量相当于每餐70~100克的主食原料(生重),可以换算成每天2~3满碗的熟米饭,或者每餐吃一小碗米饭再加少量水果。



需要注意的是,这些碳水化合物最好来自多种天然食物,包括粗粮、豆类、薯类、水果等,而不能顿顿是白米饭或白馒头等单一食物。


其中,膳食纤维的摄入量为每天25~30克,添加糖每日不超过50克,最好限制在25克以内。

04
什么是高质量碳水


高质量碳水,又叫“优质碳水”“好碳水”,结构相对复杂,食用后在胃肠停留时间长,饱腹感强,升糖指数低,并能提供更多的维生素、矿物质以及植物化学物等有益健康的物质。


吴阶平医学基金会营养学部委员刘明表示,饮食中,高质量碳水主要有以下5大来源,建议多吃。


1.全谷物

与精米白面等精制谷物相比,全谷物富含膳食纤维、B族维生素和维生素E、矿物质、不饱和脂肪酸等,包括糙米、全麦粉、燕麦、薏米、荞麦、玉米等。


2.薯类

同等重量下,薯类比米饭热量低,但膳食纤维含量高,相同热量下比米饭饱腹感更强,还能延缓血糖上升。


土豆、红薯、芋头、山药等薯类可以补充精米白面里缺乏的维生素C、B族维生素、钾、β胡萝卜素等。



3.杂豆

红豆、芸豆、绿豆、豌豆等杂豆蛋白质含量约20%,与谷类食物搭配食用,可以起到蛋白质互补作用。杂豆中B族维生素含量也较高,同时富含钙、钾、镁等矿物质。


4.高淀粉蔬菜

南瓜、藕、荸荠等蔬菜含有大量有益健康的多糖,多酚类抗氧化物质和维生素C也比较丰富。


5.水果

水果含有大量果糖、葡萄糖等,还有膳食纤维,适量吃对血糖影响不大。此外还含有丰富的维生素C、胡萝卜素和少量B族维生素、钾、镁等矿物质,以及类黄酮等多种植物化学物,总体来说有益健康,被归为“好碳水”。


与高质量碳水相对应的是低质量碳水,又叫“劣质碳水”“简单碳水”“坏碳水”。


这类碳水结构简单,大多营养价值很低,容易让血糖快速升高,刺激胰岛素大量分泌,增加肥胖和多种慢性病风险。


主要有三大来源:

一是白米饭、白馒头、白面条、白米粥等;

二是奶茶、果茶等甜饮料;

三是蛋糕、甜甜圈、马卡龙等甜品。(全文完)


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《这种灭绝古人类,与早期现代人类存在基因交流》

古人类基因研究领域有了新进展。我国科学家通过基因组研究证明,一种灭绝古人类在数万年前与早期现代人类存在基因交流。相关研究成果已于近日发表在国际学术期刊《科学》上。


论文第一作者、东南大学医学院遗传与发育生物学系教授李黎明介绍,尼安德特人是一种主要分布在亚欧大陆西部的古人类,于约3万年前灭绝。古人类是如何灭绝的,又与现代人类有何关联?自19世纪第一块尼安德特人的骨头被发现以来,这些问题一直是科学界关注的焦点。


李黎明与美国普林斯顿大学科研人员合作,采用2000名现代人、3名尼安德特人和1名丹尼索瓦人(居住在亚洲的类似尼安德特人的群体)的基因组,绘制了过去20万年中不同类型人类群体之间的基因流动。该研究通过模拟现代人和尼安德特人之间复杂的基因流动模式,识别出尼安德特人基因组中的现代人DNA。研究结果显示,尼安德特人的种群数量随时间逐渐减少,并在约5万至6万年前开始与种群数量占据优势的早期现代人类产生基因交流,逐步融入现代人类的基因库中。


《科学》杂志审稿专家认为,这项研究为“尼安德特人被现代人类所同化”提供了遗传学证据,有助于揭示早期现代人类和尼安德特人群体之间的基因交流历史,进一步厘清古人类演变和进化之路。


《古生物学家分析了588颗8200年前人类的蛀牙后发现…》
人类如何适应生存环境的变化一直是人类学研究中的热点问题。甘青地区位于中国西北部,地处青藏高寒区,东部季风区和西北干旱区的交汇处,自然环境的空间差异显著,不同地理单元人群的适应策略存在明显差别。同时,甘青地区作为史前和历史时期欧亚大陆文化交流的重要通道,该区古代人群适应策略及其差异也一直备受关注。以往很多学者从考古学文化、动植物遗存、稳定同位素等角度进行了探讨,但基于人类骨骼或牙齿指标来反映人群适应策略差异的研究还较为缺乏。

 龋齿是牙菌斑中的致龋菌将食物中的碳水化合物转化成有机酸,从而引起牙齿硬组织局部脱矿的过程。龋齿的发生受到“食物-细菌-宿主”三重因素的综合控制。考古遗址出土的人类牙齿一般保存情况较好,且由龋齿所导致损伤很容易用肉眼观察到,因此生物考古中有大量针对这种疾病的研究。其中,最广为人知的研究主题即“龋齿与农业”。这类研究早期以特纳(Turner)对亚太、欧洲多地龋病情况的分析为代表,他对大量现代和考古时期的狩猎-采集人群和农业人群的龋齿率进行了调查,指出农业人群的龋齿率远高于狩猎-采集人群,从而建立起一套“生业方式-饮食-牙齿”的三元结构理论。自此以后,大量区域性(regional)或大陆性(continental)研究开始兴起。

 本研究通过对甘肃地区中晚全新世不同时期共计10处考古遗址出土的558例个体龋齿数据的分析,结合考古学、古环境背景,同位素等多学科研究结果,展示了该区古人群龋齿频率的变化趋势和地区差异,并进一步探索了该地区人群适应策略的变化及其与龋齿率的关系。这项研究表明,各种因素导致的适应策略变化能够在古人的遗骸上有所体现。在甘肃东部地区,农业的兴起和社会的复杂化导致了龋齿率的上升。同时,河西走廊地区龋齿率受气候变化、人群迁移、政权更迭等因素影响波动明显。在新石器时代,这两个地区具有相似的生存策略,龋齿率也差异不大。在青铜时代早中期,伴随着气候恶化,甘青地区的饮食模式发生了变化,但农业仍然是该区生存活动的重要组成部分;甘肃东部和河西走廊人群的龋齿率没有发生明显变化,二者之间也无显著差异。在青铜时代晚期和铁器时代早期,受气候波动和北方草原人群向南迁移,甘肃东部和河西走廊地区的人群采取了不同的适应策略,也导致两地区之间龋齿率的明显差异。到了历史时期(汉代),中央政府在甘肃东部和河西走廊实施了类似的移民政策,这导致了河西地区农业的再次发展,两地区人群之间的龋齿率趋同。

 这项研究探讨了甘肃中、晚全新世人群龋齿率的历时变化和区域差异。并基于多学科背景来探索这些人群的适应策略及其与龋齿率的相关性。尽管由于样本量的限制以及性别和年龄分布信息的不完整,最终结果仍可能受到生物学变量的影响,但本研究为研究西北地区全新世人群与古环境的相互作用提供了新的思路。

本研究以“Carious lesions as evidence for different adaptation strategies during the middle-late Holocene in Gansu region, northwest China”为题在The Holocene在线发表。中国科学院古脊椎所副研究员贺乐天为论文第一作者,甘肃省文物考古研究所的陈国科研究员、杨谊时研究员,北京大学考古文博学院的何嘉宁副教授及加州大学河滨分校的Berger博士为本文共同作者。本研究得到国家自然科学基金及国家社会科学基金资助。

《50年来首次!周口店北京人遗址新发现古人类顶骨化石》

中国科学院网站7月17日消息,近日,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所科研团队应用CT扫描和3D重建等一系列新技术手段,从周口店第15地点的哺乳动物化石中识别出一块人类顶骨,是继1973年周口店第4地点发现1枚牙齿化石之后,50年来在周口店遗址区域首次发现的更新世人类化石。


在过去的近100年的时间里,周口店第1地点发现的直立人化石备受国内外学者的高度关注,成为探索人类演化的最重要的研究材料。遗憾的是,这批重要的直立人化石连同山顶洞发现的人类化石在第二次世界大战中丢失,只剩下保存在瑞典乌普萨拉大学进化博物馆的1921年和1923年试掘获得的4枚牙齿,以及中华人民共和国成立后发现的屈指可数的8枚牙齿、2块肢骨碎片、一块额骨和一块枕骨碎片。


标本呈黄褐色,已完全石化(图A),其骨壁厚度、曲度和尺寸可与周口店直立人头盖骨的右侧顶骨重叠(图B)。该化石的发现,使得周口店遗址新增一处人类化石地点。周口店第15地点距离第1地点70米,该地点发现于1932年,1934-1937年进行了系统性发掘,出土了一万多件石器和大量的哺乳动物化石,年代为中更新世晚期,距今约20万年左右。


迄今在周口店第1地点发现的人类化石年代大约50万年前,被归入直立人。此外,在山顶洞和附近的田园洞发现3-4万年前的人类化石,属于早期现代人。而处于中间阶段的人类化石仅有第4地点的一枚牙齿。周口店第15地点人类化石的发现,将有助于通过比较解剖学和分子生物学深入研究这个区域的人类演化,为探讨中国古人类的演化模式提供重要和关键的标本材料,实证我国百万年来的人类演化史。


习近平总书记高度重视考古工作,关于人类起源和华夏文明探源研究,指出“我国考古发现的重大成就实证了我国百万年的人类史、一万年的文化史、五千多年的文明史”。十年来,古脊椎所认真落实习近平总书记对中国科学院提出的“四个率先”和“两加快一努力”目标要求,潜心研究、刻苦攻关,聚焦百万年的人类史,重建东亚最早人类和现代人的起源与扩散模式,完善中国古人类演化序列,构筑人类文化演进与环境变化互动关系,在一系列重大问题上取得关键性突破。


未来,古脊椎所将继续保持我国古脊椎动物与古人类学基础研究在国际上的先进地位,聚焦领域前沿,服务人类命运共同体、中华民族共同体的理念,在重大科学问题研究中不断取得新突破,努力抢占科技制高点,为实现高水平科技自立自强贡献力量。

END


原文标题 |《「碳水」为什么让人上瘾?新研究找到了科学依据》

选题/策划| 盛   捷

文案来源 | 环球时报

排版编辑 | 诸鹏飞


趣味问答

*上期答案:是、以上皆是

本期答案将在下期科研进展内公布~


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