解决乳糖不耐症的答案可能在蒙古

库苏古尔湖是蒙古首都乌兰巴托最北边的地方，只要你不离开这个国家，就能够到达那里。如果你没有耐心坐 13 个小时的巴士，可以乘坐螺旋桨飞机前往 Murun 镇，然后沿着土路开车三个小时到达 Khatgal，这是一座坐落在湖的南岸的小村庄。周围绿色平原上散落着的毡制蒙古包让人回想起不久前大多数蒙古人还只是以牧民为生的时代。

2017 年 7 月，考古遗传学家克里斯蒂娜·沃里纳 (Christina Warinner) 前往那里了解当地居民与牛奶的复杂关系。在哈特加尔，她发现了一个名为“牦牛祝福”的合作社，几小时车程以内的家庭将他们饲养的奶牛、山羊、绵羊和牦牛的奶制品集中起来，为游客提供祖传的乳制品。

沃里纳连续几个小时观察着牦牛祝福组织的成员们将牛奶变成令人眼花缭乱的食物。这些家庭内外随处可见牛奶：从肿胀的乳房中溅出，溅入木桶中，在用牛粪燃烧的火上用钢锅慢炖，挂在肋骨状木椽上的皮袋中，在特制的蒸馏器中冒泡，溅落在木格子内壁上。妇女们甚至用乳清洗手。“与牧民一起工作是一种五感体验，”沃里纳说。“味道很浓；气味很浓。这让我想起我给女儿喂奶的时候，一切都有牛奶的味道。”

她拜访的每户人家都围着中央的壁炉，摆放着六种或更多种处于生产阶段的乳制品。前来售卖货物的牧马人会带上一桶桶的艾拉格（airag），这是一种略带酒精的碳酸饮料，让蒙古包里热闹非凡。

Airag 仅由马奶制成，请勿与aaruul混淆，aaruul 是一种由凝乳制成的酸奶酪，在阳光下晒干数周后会变得非常坚硬，因此您最好吮吸它或泡茶使其变软，而不要冒着牙齿咀嚼它的风险。byaslag 更容易食用，它是用木板压成的圆形白色奶酪。被称为eezgi的烤凝乳看起来有点像烧焦的爆米花；干燥后，它们可以存放在布袋中数月。被称为urum的黄油状凝结奶油（由脂肪丰富的牦牛奶或绵羊奶制成）被小心地包装在羊胃包装纸中，将在整个冬季温暖您的肚子，而冬季气温通常会降至零度以下。

沃琳娜个人最喜欢的是什么？牛奶或牦牛奶制成名为shimin arkhi 的酒精饮料后留下的“糊状物”。“在蒸馏器的底部，你会得到一种油腻的酸奶，非常美味，”她说。

然而，她长途跋涉来到哈特加尔并非是为了美食好奇。沃琳娜来这里是为了解开一个谜团：尽管她看到了乳制品的多样性，但从基因上讲，估计 95% 的蒙古人患有乳糖不耐症。然而，在没有霜冻的夏季，她认为他们可能从乳制品中摄取了高达一半的热量。

科学家曾经认为，乳制品生产和喝牛奶的能力密不可分。沃琳娜在蒙古的发现促使她提出了新的解释。她说，在访问哈特加尔时，答案就在她身边，即使她看不到。

她坐在用羊毛、皮革和木材建造的房屋里，目不转睛地看着，这与她在美国和欧洲所熟悉的塑料和钢制厨房形成了鲜明对比。蒙古人周围都是微生物：将牛奶发酵成各种食物的细菌、肠道中的微生物以及蒙古包中浸满乳制品的毛毡上的微生物。这些看不见的生物彼此之间、与环境之间以及与我们的身体之间的互动方式创造了一个充满活力的生态系统。

这并不是个例。每个人体内、体表和周围都生活着数十亿个微生物。仅在我们的肠道中就有几磅的微生物在滋生。研究人员将这个小世界称为微生物群，并刚刚开始了解它对我们的健康所起的作用。

不过，其中一些菌落比其他菌落更加多样化：沃里纳仍在对哈特加尔牧民的微生物组进行取样，但另一个团队已经收集到证据表明，蒙古的细菌组成与世界上工业化程度更高的地区不同。绘制他们所处的生态系统图，也许有一天能帮助解释为什么这些人能够吃这么多奶制品——并为帮助世界各地乳糖不耐症患者提供线索。

沃里纳认为，更好地了解蒙古包中复杂的微生物世界，也可以帮助我们洞察一个远远超出帮助人们吃更多布里奶酪的问题。随着世界各地的社区放弃传统生活方式，痴呆症、糖尿病和食物不耐症等所谓的文明病正在增加。

沃里纳坚信，蒙古人对乳制品的喜爱源于 3000 多年前形成的细菌。通过刮掉数千年前死去的草原居民牙齿上的黏液，沃里纳能够证明牛奶在数千年来一直是蒙古饮食中的重要一环。了解蒙古人的传统微生物群与工业化世界中普遍存在的微生物群之间的差异，有助于解释现代生活方式所伴随的疾病——或许可以成为一种不同的、更有益的饮食和健康方法的开端。

如今，沃琳娜在马克斯·普朗克人类历史科学研究所的古代 DNA 实验室从事侦探工作。该实验室位于一栋高层生物科学设施的二楼，俯瞰着德国中世纪小镇耶拿的历史中心。为了防止任何错误的 DNA 污染样本，进入实验室需要经过半小时的程序，包括对异物进行消毒，并穿上从头到脚的 Tyvek 连体衣、医用口罩和护目镜。在实验室里，博士后和技术人员手持钻头和镐头从很久以前去世的人的牙齿上采集牙菌斑碎片。沃琳娜的许多蒙古标本都在这里被编目、分析和归档。

她进入实验室的路始于 2010 年，当时她是瑞士的一名博士后研究员。沃里纳正在寻找在数百年历史的骨骼上寻找传染病证据的方法。她从龋齿或蛀牙开始——细菌钻入牙釉质的地方。为了看清楚，她花了很多时间清除牙菌斑：科学家们称之为“牙结石”的矿物质沉积物，在没有现代牙科的情况下，牙菌斑会以难看的棕色团块形式积聚在牙齿上。

大约在同一时间，荷兰莱顿大学研究员阿曼达·亨利将从尼安德特人牙齿上刮下的牙结石放在显微镜下观察，发现矿物层中含有淀粉粒。研究结果证明，当时的尼安德特人饮食多样，既有植物，也有肉类。

听到这项工作后，沃里纳想知道，看看中世纪德国墓地的标本是否能得到类似的见解。但当她在显微镜下检查食物残渣时，大量保存完好的细菌阻碍了她的观察。“它们真的挡住了你的路，遮住了你的视线，”她回忆道。样本中充满了微生物和人类基因，被坚硬的矿物基质保存和保护着。

沃里纳发现了一种观察考古记录中微生物的方法，并利用它们研究饮食。“我意识到这是一个以前没有人想到过的非常丰富的细菌 DNA 来源，”沃里纳说。“这是一个时间胶囊，让我们能够获得从其他地方很难获得的有关个人生活的信息。”

牙结石研究与人们对微生物组日益增长的兴趣相吻合，沃里纳因此迅速获得了马克斯·普朗克研究所令人垂涎的职位。（2019 年，哈佛大学聘请她担任人类学教授，现在她往返于马萨诸塞州剑桥和耶拿两地，负责管理两大洲的实验室。）她的 TED 演讲已获得超过 200 万次观看。她打趣道：“我从未想过，我的整个职业生涯都会建立在人们花费大量时间和金钱试图摆脱的东西上。”

沃琳娜了解到，这些肮脏的牙齿沉积物保存的不仅仅是 DNA。2014 年，她发表了一项研究，她和同事们研究了挪威格陵兰人的牙齿，试图了解为什么维京人在短短几百年后就放弃了他们的定居点。她发现，该地区最早的定居者的牙菌斑中悬浮着乳蛋白，而五个世纪后埋葬的人的牙菌斑中几乎没有乳蛋白。沃琳娜说：“我们有一个追踪乳制品消费的标记。”

这一发现让沃里纳开始思考人类进化史上最大的谜题之一：为什么要喝牛奶？世界上大多数人成年后都没有消化乳制品的基因。他们中的少数人（包括大多数北欧人）​ 拥有几种基因突变中的一种，这种基因突变使他们的身体在幼儿期之后仍能分解牛奶中的关键糖分——乳糖。这种能力被称为乳糖酶持久性，以处理乳糖的蛋白质命名。

直到最近，遗传学家还认为，乳制品和喝牛奶的能力一定是一起进化的，但研究人员寻找证据时，这一观点并未得到证实。来自欧洲各地的古代 DNA 样本表明，即使在如今乳糖酶持久性普遍存在的地方，乳糖酶也是在公元前 3000 年才出现的——这远远晚于人们驯养牛羊并开始食用乳制品。在突变发生前的 4000 年里，欧洲人尽管有乳糖不耐症，却仍在制作奶酪和食用乳制品。沃里纳猜测，微生物可能一直在为他们消化乳制品。

为了证明这一点，她开始寻找情况相似的地方。蒙古的答案是有道理的：有证据表明，那里的畜牧和驯化可以追溯到 5,000 年前甚至更久。但是，沃里纳说，并没有直接证据表明很久以前人们食用过乳制品——直到古代微积分让她直接从死者的嘴里获取了这些信息。

从 2016 年开始，沃琳娜和她的团队在耶拿实验室里刮取了数千年前埋葬在草原上的骨骼的牙齿，这些骨骼是 20 世纪 90 年代考古学家发掘出来的。这些样本大小与扁豆相当，足以揭示牛奶、山羊奶和绵羊奶中的蛋白质。通过从同一遗骸中提取古代 DNA，沃琳娜可以更进一步证明，这些遗骸属于缺乏消化乳糖基因的人——就像现代蒙古人一样。

沃里纳意识到，从当今牧民及其周围采集的微生物样本或许能帮助我们了解这一现象是如何发生的。尽管据估计，只有 1/20 的蒙古人发生了能够消化牛奶的基因突变，但世界上很少有地方像他们这样重视乳制品。他们会在节日中享用乳制品，并在任何重大旅行前将其供奉给神灵，以确保旅途平安顺利。甚至他们的比喻也与乳制品有关：“装满牛奶的木桶散发出的气味永远不会消失”大致相当于“旧习难改”。

在古 DNA 实验室的走廊尽头，团队在过去两个夏天收集的数千个微生物组样本被塞满了高大的工业冰箱。冰箱温度降至零下 40 华氏度——甚至比蒙古的冬天还要冷——从 eezgi 和 byaslag 到山羊粪便和牦牛乳房拭子，应有尽有。新妈妈们用来冷冻母乳的数百个扑克牌大小的塑料袋里装着新鲜榨出的骆驼奶、牛奶、山羊奶、驯鹿奶、绵羊奶和牦牛奶。

沃里纳最初的假设是，蒙古牧民（过去和现在）使用食用乳糖的微生物来分解多种乳制品，使其易于消化。这通常被称为发酵，也是细菌辅助的过程，麦芽变成啤酒，葡萄变成葡萄酒，面粉变成起泡的酸面团。

发酵是蒙古几乎所有乳制品不可或缺的一部分。虽然西方奶酪也使用发酵工艺，但帕尔马干酪、布里干酪和卡门培尔干酪的制造商都依赖真菌和凝乳酶（一种来自小牛胃的酶）来获得正确的质地和味道。另一方面，蒙古人保留了称为发酵剂的微生物培养物，从每一批中留出一点来接种下一批。

民族志证据表明，这些制备方法已经存在很长很长时间了。在蒙古语中，它们被称为khöröngö ，这个词源于财富或继承。它们是活的传家宝，通常由母亲传给女儿。它们需要定期的照料和喂养。“发酵剂需要数周、数月、数年、几代人不断的关注，”马克斯普朗克研究所的蒙古语民族志学家 Björn Reichhardt 说，他是 Warinner 团队的成员，负责收集耶拿冰柜中的大部分样本。“蒙古人对待乳制品就像对待婴儿一样。”与孩子一样，他们成长的环境对他们有很大的影响。每个家庭的发酵剂的微生物组成似乎略有不同。

2017 年从哈特加尔回来后，沃琳娜启动了“传家宝微生物”项目，以识别和编目牧民用于制作乳制品的细菌。这个名字反映了她的希望，即蒙古包里藏有被工业实验室和企业发酵剂制造商忽视的菌株或物种。沃琳娜想象，也许蒙古人会用一种新的菌株或某种微生物组合来加工牛奶，而西方科学却没有注意到。

到目前为止，她发现了肠球菌，这是一种常见于人类肠道的细菌，擅长消化乳糖，但几十年前已从美国和欧洲的乳制品中消除。他们还发现了一些熟悉细菌的新菌株，如乳酸杆菌。但他们还没有发现任何完全不同的物种或发酵剂——没有准备以药丸形式包装的神奇微生物。“看起来里面没有一系列超级细菌，”与沃里纳一起从事乳制品研究的马克斯普朗克人类学家马特豪斯雷斯特 (Matthäus Rest) 说。

现实可能更令人生畏。它并非一种之前未被发现的微生物菌株，而可能是一个复杂的生物体和实践网络——精心维护的发酵剂、蒙古包里浸满牛奶的毛毡、牧民的肠道菌群、他们搅拌一桶桶爱拉格的方式——使得蒙古人对如此多的乳制品情有独钟。

Warinner 的项目现在有了新名字，名为Dairy Cultures，这反映出她越来越意识到蒙古的微生物工具包可能不只归结于几种特定的细菌。“科学往往非常简化，”她说。“人们往往只关注事物的一个方面。但如果我们想了解乳制品，我们不能只看动物、微生物组或产品。我们必须看整个系统。”

研究结果可能有助于解释另一种现象，这种现象影响着远离蒙古大草原的人们。构成我们微生物群的数十亿细菌并不是被动的乘客。它们在我们的健康中发挥着积极的作用——尽管人们对它们了解甚少——帮助调节我们的免疫系统和消化食物。

在过去的两个世纪里，工业化、消毒和抗生素极大地改变了这些看不见的生态系统。在表面上口味多样的背后——寿司、泰式炒河粉和披萨等商场主食——食物正变得越来越千篇一律。大型乳制品甚至使用实验室培养的发酵剂来发酵酸奶和奶酪等食品，这是一个价值 12 亿美元的产业，由少数工业生产商主导。食用商品化菜肴的人缺乏大约 30% 的肠道微生物物种，而这些物种在仍然食用“传统”饮食的偏远群体中很常见。2015 年，沃里纳所在的团队在亚马逊丛林中的狩猎采集者的消化道中发现了细菌，而这些细菌在食用一系列典型西方食物的人体内几乎消失了。

“人们感觉他们吃的食物比他们的父母更加多样化和全球化，这也许是真的，”雷斯特说，“但当你从微生物层面看待这些食物时，它们越来越没有营养。”

2019 年 10 月《科学》杂志上的一篇评论文章收集了来自世界各地实验室的数据，开始探究这种日益减少的多样性是否会让我们生病。痴呆症、糖尿病、心脏病、中风和某些癌症有时被称为文明病。它们都与城市生活方式和饮食、加工食品和抗生素的传播有关。与此同时，食物不耐症和克罗恩病和肠易激病等肠道疾病正在增加。

将蒙古牧民的微生物组与世界其他地方食用工业化饮食的人的样本进​​行比较，可以为我们了解我们失去了什么以及如何恢复这些微生物组提供有价值的见解。识别缺失的物种可以改进人类微生物组疗法，并为益生菌增添必要的科学依据。

留给这一任务的时间可能不多了。过去 50 年来，数十万蒙古牧民放弃了草原、畜群和传统生活方式，涌向乌兰巴托。目前，该国约 50% 的人口（约 150 万人）涌入首都。

2020 年夏天，沃琳娜的团队将返回哈特加尔和其他农村地区，收集牧民的口腔拭子和粪便样本，这是对蒙古传统微生物群进行分类的最后阶段。她最近决定也对乌兰巴托居民进行采样，以了解随着他们适应新的食物、新的生活方式，以及很可能新简化的微生物群落，城市居住如何改变他们的细菌平衡。

沃里纳认为，一些重要的东西正在消失，尽管是看不见的。最近一个秋日的早晨，她坐在哈佛大学校园皮博迪考古与民族志博物馆阳光明媚的办公室里。她刚刚从最近的一次跨大西洋搬家回来，正在思考一场正在悄然发生的蒙古包灭绝事件。

这与世界各地野生动物保护者面临的难题在规模上大不相同，但在规模上却大同小异。“如何恢复整个生态系统？”她想知道。“我不确定你能做到。我们正在尽最大努力记录、编目和记录尽可能多的内容，同时试图找出答案。”

换句话说，仅保护蒙古的微生物是不够的。我们还需要几个世纪以来维持它们的传统知识和日常实践。楼下的展示柜里摆放着其他民族的文物——从曾经生活在哈佛现在所在土地上的马萨诸塞部落，到曾经统治中美洲和南美洲广大地区的阿兹特克和印加文明——他们的传统和他们培育的微生物网络一去不复返了。“乳制品系统是活的，”沃里纳说。“它们已经活了 5000 年，并且不断被种植。你必须每天种植它们。在开始崩溃之前，这个系统能承受多少变化？”

本故事刊登在《大众科学》 2020 年春季《起源》期刊上。