写在基因里的食谱·第5章节选

发布日期：2017-01-03

现在是时候来回答一个问题了：为什么在吃辣椒的时候我们会感觉到烧灼感？显然，我们的口腔和消化道并没真的“着火”。这个问题有两个答案。要了解相对最确切的那个答案，即想要搞清楚为什么辣椒能使包括人类在内的所有哺乳动物感觉到这种烧灼感，我们就必须从进化学和生态学的角度寻找另一个问题的答案：辣椒为什么要那么辣？哺乳动物食用辣椒之后所产生的这种烧灼感对于辣椒这种植物本身到底有什么好处？

我最近有幸参与了关于这一问题的野外研究。这一成果被发表在《自然》杂志上。这一问题不是在实验室中解决的，答案蕴藏在亚利桑那州和墨西哥交界的崎岖峡谷中。在那里，野生辣椒与本地动物组成的完整生态圈已经延续了数千年。从那里往北你已经找不到任何相似的生态圈了。我们在那里看到这些辣椒是如何完成这种吸引力与防御性共存的进化的。它们能够吸引一些动物来食用果实以帮助播散种子，它们也同样能够吓退一些会毁坏种子、对于种群繁衍不利的动物。

在这片大峡谷中，所有野生辣椒都是非常纤弱的植物，它们总是被庇护在高大树木的阴影中。这既能帮助他们躲避山谷间的狂风，也能遮挡夏季的烈日。同时，这还能保护这些植物不被森林中用肩膀开路的大型食草动物破坏。令人好奇的是，约4/5 居住在这片危机四伏土地上的辣椒都选择了同一种树木作为自己的依靠——朴树。朴树高大浓密的树荫和树干上的锯齿为这些辣椒提供了最佳的栖息地。

问题在于，朴树在这片大峡谷中并不是优势植物。然而，居然有人专程把辣椒的种子运送到这些“保护树”下。与森林中其他大量生长的树木相比，辣椒在朴树下具有更高的生存几率。因此，我聪明的朋友、也是我以前的学生约什·图克斯伯里决定在朴树边架设摄像机，看看能不能拍到到底是谁把辣椒的种子散播到朴树下的。

结合相机拍摄的视频以及从远处用望远镜观察的结果，我们确认了鸫鸟、嘲鸟、北美红雀、灰额主红雀和燕雀是将辣椒种子播撒到这些保护树下的主要动物。经历了夏季的换羽过程，每当夏末秋初，这些鸟类往往需要大量的胡萝卜素，因为胡萝卜素能够让它们的羽毛显得更丰满、更漂亮，以为即将到来的迁徙做准备。而辣椒恰好是富含胡萝卜素的植物，尤其是野生小辣椒，能够迅速补充这些鸟类的维生素。有意思的是，这些鸟会花很多很多时间来挑选并采摘辣椒，然后飞上朴树茂密的树冠中栖息。在高大的朴树顶上，它们能够享受到越过峡谷边缘的峭壁照射下来的温暖阳光。这几乎为辣椒提供了在朴树下繁殖的完美解决方案。辣椒籽通过两种方式被“撒落”到朴树脚下的泥土里：鸟类在品尝这些辣椒时会弄撒很多辣椒籽；此外，还有一大部分种子随着它们的粪便被植入下方的泥土中。通过粪便排出的种子通常都能保持完整，这些种子更容易在泥土中发芽。

尽管我们已经证实这些鸟类有效地将辣椒种子播撒到辣椒最适合生存的环境中，我们还是无法排除是否有哺乳动物也参与到这一过程中。为了了解是否有小型哺乳动物也在传播辣椒籽，我们在峡谷中设置了一些诱捕器——当然，并不会伤害到动物。然而，我们并没有在朴树或者辣椒周围诱捕到任何动物。于是约什和我选择了一种不同的办法。我们在地上放置了一些纸盘，盘子里混合着等量的辣椒和朴树果。我们精确地计数盘子中的果实数目，这样第二天早上我们可以看看盘子中是否少了什么东西。

当我们第二天查看这些纸盘的时候，发现朴树果少了一些，但是辣椒却丝毫没被动过。看起来小动物们只是稍稍尝了尝辣椒的味道就觉得还是不要碰它们为好。此外，通过实验室研究，我们发现由哺乳动物排出的辣椒籽通常在经过咀嚼与消化之后都会被损坏，从而丧失繁殖力。由此我们认为，哺乳动物在辣椒籽的传播过程中并不发挥作用。即使它们吃下辣椒，辣椒籽也会在胃肠道中被破坏。

我们在野外对鸟类和哺乳动物的研究与之前对驯养动物的研究是一致的，即鸟类通常并不能感受到辣椒的辛辣味，而哺乳动物一旦接触这种味道就会表现出强烈的抵触行为。如果强行给哺乳动物喂食辣椒，这不但会造成体重下降，同时也会逐渐影响动物的健康状态。因此，我用一首小诗来回答为什么辣椒是辣的：让小鸟来为我守护，让其他无关的人走开。

尽管我对自己的诗挺满意，但是这显然不适合在科学杂志发表。于是，约什天才地发明了一个严肃的术语来向科学家们描述这一奇特的现象——定向威慑[10]。辣椒素就仿似辣椒的化学武器，它能够有效地在哺乳动物和自己之间保持安全的距离，因为哺乳动物不可能将辣椒籽安全而完整地带到可靠的繁衍地。相反，鸟类在播撒辣椒籽的过程中则能够享用辣椒所富含的胡萝卜素和其他各种营养成分，它们在生理上完全不惧怕辣椒素这种化学物质。

距我们发表关于辣椒为什么是辣的研究结果不到两年，我就很高兴地得知另两位科学家解密了这一定向威慑背后所依赖的分子生物学机制。无论某种哺乳动物是超级味觉者、中间味觉者还是迟钝味觉者，它们体内都有一条感受疼痛的信号传导通路。这条离子通路被称为VR1通路。当摄入辣椒素之后，VR1通路所产生的反应非常类似于感受到高温物体后的反应。黑胡椒和生姜等植物中含有的类辣椒素物质造成我们在食用后感到刺痛与灼痛感也源于相同的原因。这些食物中的刺激因素就仿佛真的燃起了一把火，会对我们产生强烈的神经冲动。这一戏剧化的反应在目前所有测试过的哺乳动物中都是一致的

有趣的是，加利佛尼亚大学的科学家斯文·埃里克·乔特和大卫·朱利叶斯发现尽管在鸟类体内也存在类似的痛觉传递通路，但是只有在给予极大量辣椒的情况下这条传感通路才会被激活。这一情况与哺乳动物存在显著差别。鸟类的这一通路不会被普通的口腔化学刺激激活，只能被高温所激活。正是由于痛觉传递通路上的一些显著分子遗传学差异，导致辣椒素无法引起鸟类的疼痛感；由此，鸟类可以通过食用辣椒补充必要的维生素，并且同时承担了传播辣椒籽的任务。

乔特和朱利叶斯发现，无论鸟类还是爬行类或者两栖类动物都不会将辣椒素与“高温”相混淆，只有哺乳动物天生惧怕辣椒素，而这种独有的感受也似乎只是在哺乳动物晚近的进化过程中才出现的。一个令人困惑的问题自然而然浮现在我的脑海中：为什么人类能够推翻哺乳动物这种与生俱来的天性？为什么我们可以无所忌惮地吃辣椒？是什么让我们能够绕开数千年的进化历程在我们身体内所编写的信号通路，去感受这种被禁忌的味道？

为了获得一个满意的答案，我离开满布野辣椒的亚利桑那大峡谷，前往纽约走访一名一流的科学思想家。保罗·罗金一直致力于研究食物选择的生物学与社会学根源。在30年的研究生涯中，辣椒是他经常引用的经典案例。罗金认为，人类最初是把辣椒作为一种驱虫剂或者局部外敷药物来使用的。也就是说，辣椒最开始并不是用来吃的。当我们确认辣椒不会毒害自己之后，我们开始把辣椒碾碎加入食物中进行调味，就好像在食物中加盐一样。然后，我们才开始培育并种植辣椒，不再单纯把它当做调味品，也同时作为蔬菜或者水果来食用。罗金对此做过非常巧妙的总结：“在任何民族或者社会中，都至少有一种曾经被认为不能食用的东西最终变成重要的食物或者饮料。”

当然，我没忘记提醒他，辣椒目前已经成为全世界使用最广泛的香料，其在食物中的添加频率几乎和盐相当。作为一种被广泛接受的调料，到底辣椒能给我们带来什么不能替代的益处，使得我们必须突破进化的禁锢而对它如此迷恋？

“这确实是目前的争执所在。”罗金坦诚地说，“在哥伦布发现新大陆前当地人对辣椒的喜爱，以及这种对辣椒的迷恋为何能够随着殖民时代被迅速传播依然是一个疑问。”

在多年的研究中，罗金曾就人类为什么能够克服对辣椒素天生的畏惧而喜欢食用辣椒做过多种不同的假设。他首先假设辣椒是对日常生活中平淡无味的主食的一种味觉调剂。或者辣椒能够在我们遭受情感挫折的时候通过化学刺激暂时转移我们的不良情绪从而平复心情。当然，他也考虑过辣椒所具有的防腐作用，以及辣椒的辛辣能够掩盖食物腐败后令人不快的味道。进一步，罗金还设想过也许辣椒能够通过发汗来给居住在炎热地区的居民降温——蒸发散热，算得上穷人的空调。最后，辣椒可能能提供一些必要的微量元素以及抗氧化物质。

经过对种种奇怪假设的反复推敲与琢磨，罗金最终觉得所有这些假设似乎都存在一个相同的先验错误：“对于辣椒的喜爱看起来并非源于食用辣椒后所可能带来的好处。人们在食用辣椒的时候并不像服用维生素药片那样需要意识到它的味道不佳——人们不是为了获得某种对健康有益的好处而被迫吃辣椒的。相反，他们是真心喜欢辣椒的味道。他们喜欢那种辣椒在口腔和胃肠道内所产生的烧灼感——那种原本他们应该讨厌的感觉。” 换句话说，那种对辣椒的着迷并不是因为我们希望通过辣椒来获得某些实际的好处。

无论我们到底为什么会有意识地食用辣椒，一些生物学家依然认为其中有一个无法否认的健康因素。他们认为，无论是辣椒酱、辣椒粉还是直接吃辣椒，都能降低食物中微生物的含量，从而减轻致病微生物的毒性，给人体带来好处。

康奈尔大学的生物学家保罗·谢尔曼和詹妮弗·比林进一步阐述了辣椒的这一作用。他们认为，这种抗生素样作用不是辣椒所独有的。很多肉类烹饪过程中使用的调料都有相似的作用。简单来说，这些香料能够杀灭或者控制腐败肉类中存在的细菌与真菌，以防止这些微生物感染人体。谢尔曼和比林认为，这一作用对于生活在沙漠和热带地域的民族尤其重要。在那些地区，不添加任何调味品的肉类在煮熟后很快就会变质腐败。与许多调味品类似，辣椒可以杀灭生肉里的寄生虫和病原微生物。此外，辣椒含有四类明确的抗氧化物质——抗坏血酸、辣椒素样物质、黄酮类化合物、生育酚——这些物质在肉烧熟后依然具有抗生素样作用，能够防止食物变质。

为了验证这一假设，谢尔曼和比林研究了世界各地的传统食谱——从南北极一直到赤道区域。他们假设赤道区域是环境温度最高的地区，肉类在这些区域更容易变质。他们仔细记录了每一种民族食谱在肉类食物中加入调味品的比例——包括辣椒在内——以及在蔬菜中加入香料的比例。他们认为，如果辣椒所具有的防止肉类腐败的抗生素样作用是驱动居民食用辣椒的主要动力，那么在同一民族的食谱中，辣椒调料应更多地出现在肉制品中而不是蔬菜中。此外，越靠近赤道，食物中就应该含有更多的辣椒。

事实验证了他们的假设！谢尔曼和比林总共翻阅了来自36个国家的107本传统食谱，分析了4500道肉类菜肴和2129道蔬菜，他们发现38种香料主要被用在烹饪肉类中。他们同时确认，在热带地区的食谱中更多地使用包括辣椒在内的香料来制作肉类。进一步，辣椒以及其他少数具有抗生素样作用的香料最受赤道区域居民的喜爱。谢尔曼和比林通过实验室研究证实，无论在干热还是湿热的环境中，辣椒都能有效地杀灭肉类中容易导致食物腐败的细菌与真菌，从而起到保鲜的作用。

为了强调这一以微生物学视角阐述传统饮食发现的先进性，谢尔曼将他们的工作称为“达尔文主义营养学”。在他们的论文发表后，《生物科学》杂志的主编丽贝卡·查桑赞扬这篇论文开启了一个崭新的研究方向，为生物学家提供了一种完全不同的视角与方法去研究生物进化、微生物以及传统饮食行为之间的相互联系。

查桑写道：“如同任何阅历丰富的旅行者或者愿意尝试新鲜事物的美食家知道的那样，某些地方在食物中大量使用香料，而另一些地方则甚少在食物中添加香料。印度人喜欢在各类菜肴中添加咖喱、洋葱、辣椒和胡椒等调料，而挪威人则几乎不吃辣的东西。是什么造成了两者之间在口味上如此巨大的不同？”

引述谢尔曼和比林的观点，查桑认为，这一问题的唯一答案就在于一个简单的生态学因素——辛辣调料所具有的抗菌作用。这可以非常好地解释这一差异性饮食习惯的出现原因，因为食物防腐本身就对健康具有相当重要的影响。如果辣椒能够降低食物中毒的发生率以及由此带来的病死率，从进化的角度来看，在冰箱被发明之前，用辣椒来调味或者烹饪食物就具有实际的价值。然而，更宏观一些，我们会发现那个在进食辣椒后会引起疼痛感觉的基因在环境、社会文化和个人行为的复杂作用下被重塑了，我们每个人对于辣椒产生了完全不同的味觉反应。尽管谢尔曼发明了“达尔文主义营养学”这一名词，他都承认，也许辣椒、微生物和人类共同完成了某种在速度上远远快于达尔文所描述的自然进化过程的协同进化。

谢尔曼和比林写道：“随着时间推移，新的细菌和真菌不断在食物中出现，或者它们发展了抵抗传统香料的能力，于是我们又需要找到新品种的香料来有效地杀灭这些微生物。从这个角度来说，不同地区的传统食谱所记录的并不是当地的特色菜品。这些食谱事实上是一本关于协同进化与感染性胃肠道疾病的抗争历史。”

谢尔曼和比林认为，在这一竞争进化的过程中，竞争的每一方都希望通过升级自己的武器以获得更好的生存机会。于是，细菌、真菌、包括辣椒在内的香料作物以及人类基因可能都发生了改变。而这又产生了新的问题。举例来说，直到1492年辣椒才传入印度。在那里，肉类中所含有的微生物只是在最近的500年里才感受到来自辣椒的威胁，而在美洲大陆的微生物则在更早的百万年里就身处与辣椒作战的环境中。根据谢尔曼的假设，印度人在肉类食品中使用辣椒的频率应该要高于蔬菜中的频率。也就是说，这种外来的抗菌物质在当地人中立刻就能发挥有益的适应作用，原因是当地传统使用的香料在过去的很长时间里已经为许多当地微生物所耐受。

顺着相似的脉络，哥伦布将畜牧业引入中美洲后，当地人食用肉类的机会增加，微生物通过肉制品感染当地人的机会也随之增加。这是不是直接导致了当地人在太阳下晒牛肉干的时候要撒上更多辣椒粉？当人类开始食用更多肉类，添加更多辛辣调料，并且有更多机会接触致命细菌的时候，生存的天平究竟向谁倾斜？超级味觉者还是迟钝味觉者？

尽管这些历史性的问题依然需要更深入的研究去回答，但是我们可以很自信地说，一些现今了解的原则是能够经受时间考验的。首先，之所以有些人群特别能吃辣而另一些人群则不能，在一定程度上源于肉类中所存在的病原微生物和具有抗生素作用的辣椒在这个地球上的分布。这种对辣的喜恶不是随机产生的。其次，由于病原微生物、辣椒和不同种族的生活区域都会随着时间而改变，传统食物中使用辣椒的频率以及迟钝味觉者在一个种族中的分布都不是一成不变的。

在下一章中我们将看到，在最近的500年里，不同民族在地里位置上的分布发生了惊人的改变。当人们离开他们世代居住的故乡迁往新的居住地，他们同时会将一些本地的植物和动物一同迁移到新的定居地，而这一行为被阿尔弗雷德·克罗斯比称为“生态帝国主义”。这些移民在陌生的环境中将面对新的植物和动物，食用新的食物，遭遇新的病原微生物以及新的疾病。所有这些新的生存压力对于他们和他们的基因来说都是陌生的，遗传物质并没有为这种崭新的适应做好足够的准备。因此，在这个世界上大约有20亿人——或者出于个人意愿来到新的环境继续生活，或者因为政治及经济因素沦为他国的难民——正在经历这些无法预料的生存适应——遗传层面的适应，生态层面的适应，也是社会层面的适应。我们今天面临的问题是，面对这种新的生存压力，通过自然与社会选择以及技术手段获得的快速适应是否能够保证多样化的人类在飞速变化的生活环境中获得足够的生存弹性。