人类中的“吃素基因”：它之所以得以发现，其实是因为一条“锦鲤”
在之前的一篇文章里，我说过“吃素基因”（见《你的基因是吃素的吗？》）。在这个发现问世之前，大家尽管常常争论吃素到底健不健康，但却并不知道，吃素不是你想吃，想吃就能吃。那么，这项发现到底是怎么做出的呢（是谁这么闲得无聊跑去研究基因让不让人吃素的呢）？
带着这个问题，我采访了这项成果的主要发现人之一，佐治亚大学（University of Georgia, UGA）的叶凯雄教授。话说凯雄比以前胖了不少，让我不由怀疑他做这项研究的初衷是想看看自己能不能吃素，以便减重。
于是我郑重地问凯雄：“你开始这项研究的原因是什么？”
凯雄想了想，说：“偶然。”
我不死心地再问：“这项研究能够成功，你觉得其中最重要的原因是什么？”
凯雄深思半晌，答道：“偶然……还有运气。”
深感自己运气不好让学术界蒙羞的我：“……”
“锦鲤”一跃
原来，这项研究的开始，是凯雄的合作者J·托马斯·布伦纳（J. Thomas Brenna）教授请凯雄帮的一个小忙。布伦纳教授是研究脂肪酸代谢的专家，三十年间一直关注一类对脂肪酸代谢尤为重要的基因——脂肪酸去饱和酶（FADS）基因。
当时，布伦纳教授发现，FADS基因有好些不同版本，其中有个D版本，在印度人和美国人中所占的比例大不相同。而且，D版本可以提高脂肪酸去饱和酶的量，生产更多对人体至关重要的长链多不饱和脂肪酸。由于印度人大多吃素，而素食里长链多不饱和脂肪酸很少，于是布伦纳教授猜想：这个D版本是不是对印度人适应素食有所帮助？
他的团队把这些发现和猜想写成了一篇论文，同时想用公共数据库里已有的数据补充一点儿不同人种中D版本比例的数据。但是布伦纳教授的团队完全没有这方面的经验，决定找有经验的人合作，就这么找到了凯雄的博士导师。
彼时凯雄正值博士毕业前一个月，答辩顺利，论文已交，博士后职位已找定，连博士后的研究课题都已经定好了，正是春（无）风（所）得（事）意（事）的时候，于是导师就将合作的事儿交给了他。本着“反正闲着也是闲着”的态度，凯雄爽快地接下了合作，帮布伦纳教授查了查D版本在不同人种中的比例。
凯雄这一查就没刹住车。他越分析越觉得有趣，觉得可以用更专业的统计学分析工具做些更为系统的群体遗传学分析，于是就把这当成自己的小课题开始自己捣鼓。正巧，布伦纳教授的文章没能发出去，这次是因为缺少统计学检验。真是正瞌睡就送来了枕头。于是凯雄提议双方合作。
我脑补了一下，场景可能是这样的：
凯雄（努力不表现出心中的喜悦）：“咱们合作吧，我来做群体遗传学的统计分析，和你的数据放一块儿，这文章算咱们一块儿发的。”
布伦纳教授（按捺住心中的小开心）：“中！”
当然，双方作为富有经验的科学家，实际情况应该比我脑补的要文雅淡定得多。不过总之，双方一拍即合。这时凯雄已经开始了博士后的科研工作，但这个项目实在有意思，于是之前计划做的课题反而被撂在了一边。
凯雄的统计分析结论验证了“素食基因”的假说。有了这些分析，这篇论文发表得极其顺利。编辑觉得这个发现相当有趣，还推荐给了不少媒体。一时间，美国各大科学媒体上都在讨论“素食基因”。
关于“素食基因”的各种媒体报道
凯雄当时觉得自己运气真不错，并没有想到，好运还会持续下去。
“锦鲤”二跃
小试牛刀获得了成功，凯雄更是放不下这个方向了。什么？之前计划好了其它的博士后研究课题？那当然是……不做了！结合他自己一直研究的人类代谢演化，凯雄开了个新脑洞：在古人类的基因组里，FADS基因不同版本的比例会是啥样？
关于古人类，目前只有欧洲古人类有比较好的基因组数据库，于是凯雄就把注意力放到了欧洲。他首先分析了旧石器时代欧洲古人类的基因组，发现D版本的FADS基因所占比例居然不高，而且一路下滑——从旧石器时代晚期的35%直到基本销声匿迹。这个发现让凯雄相当意外。
不过，他没意外很久——对人类演化史的熟悉让他很快意识到，他可能又“锦鲤”了一次——D版本在旧石器时代的走低，或许正说明了对狩猎时代饮食方式的适应。
带着这个想法，凯雄查看了D版本在欧洲不同演化时期的表现。果然，新石器时代革命——即人类从狩猎采集转向农耕之后，D版本的比例一路攀升。正所谓低开高走，一路上扬，一直扬到了约60%。
图片由叶凯雄教授提供这非常契合凯雄和布伦纳教授之前的假说：D版本FADS基因可以帮助人类适应素食。完美！
锦鲤凯雄完成二跃，露出了得意的微笑。
“锦鲤”三跃
科学研究，其实是有点儿像盲人摸象的，每个实验只能揭示事实的一个角度。为了避免自己真的陷入“盲人”的窘境，凯雄决定从另一个角度检验之前的假说：在如今的人类中，D版本FADS基因在不同人群中的比例是怎样的呢？
如果此前的假说是正确的，那么，由于全球各地不同人群的饮食习惯，D版本FADS基因的比例也会有所不同——植物性食物为主的地区，D版本比例高；摄入重要长链不饱和脂肪酸较多的地区（如海鱼吃得多的地方），D版本比例会偏偏低。
于是，凯雄分析了全球各个不同地区的人群中D版本的比例，结果和预期相当一致——素食为主的南亚，D版本比例高达80%；以海鱼为主要食物的爱斯基摩人，干脆没有D版本的FADS基因。哪怕在同一个大地区，这个差异也相当明显：吃海鱼多的北欧，D版本比例明显低于南欧；而在中国，吃海鱼多的南方，D版本比例也比北方低。
原始图片来源：Ye, K., et al. Dietary adaptation of FADS genes in Europe varied across time and geography. Nature Ecology & Evolution, 2017. 1: 0167.
更进一步的分析还发现：人群中不同版本的FADS基因确实对应着不同的重要长链脂肪酸水平。有D版本的人群，体内这些脂肪酸的水平确实更高。
又一次，所有的证据都指向同一个假说：D版本FADS基因很可能提高了人体重要长链脂肪酸的水平，从而帮助人类适应素食！
没有经过科研摧残的小伙伴可能不太理解凯雄有多么幸运。这么说吧，在生物科研领域，像他这样，一开始假说就正确，且接下来每项实验都能顺利发现支持性证据，就好像一个学生在高考一模、二模和实际高考中，每次语文都能一分不丢，连作文都是满分——这除了相当的实力，还需要绝对的运气。你说，他不是锦鲤，谁是锦鲤？！
有了这些漂亮的发现，凯雄的论文发表得也很顺利，直接发在了业内新秀期刊——《自然》（Nature）子刊《自然：生态与演化》（Nature Ecology and Evolution）上，研究颇受业内好评。
如何炼成一条“锦鲤”
“其实我也没想到能发表到那么好的期刊上，这是超过我预期的。”锦鲤凯雄冲我感叹道。现在他已经是佐治亚大学遗传学系的助理教授，正在之前发现的基础上开展进一步的研究。
“所以……你的科研经验就是……靠运气？”想想自己十个有九个失败的实验，已羡慕嫉妒到变形的我无力地问他。
“是啊，”凯雄欠揍地嘿嘿一笑，沉吟片刻，又说，“不过也不能完全这么说。现在回头看的话，所有这些都是有以前一点点积累起来的基础的。”
“读博期间，我曾做个一个类似的小项目，研究和铁相关的基因与饮食适应之间的关系。这是我做的第一个关于基因和饮食适应的课题，但是当时经验有限，许多高级的群体遗传学分析方法我都不了解，因此那个项目失败了。
但当我开始和布伦纳教授合作的时候，我已经经过了足够的训练，熟悉了各种方法和工具，再加上之前那个失败项目中积累的经验，让我有足够的信心和能力搞定这个项目。但如果没有之前那个小项目的积累，我是不会去做后来这个项目的。”
我突然有点儿失语，愣了一会儿，才问出了我最想问的问题：“那你觉得你以后还会有这么好的运气吗？你对未来科研事业的运气，有啥预测和期待吗？”
凯雄哈哈一笑：“尽人事，听天命啰。”
而后，他笑嘻嘻地对我说：“之前运气确实很好，不过对我来讲，这种运气最棒的地方不只是有意思的研究成果，更重要的是，我现在从中摸索出了一套适合我专业背景和能力的研究方法：依据已知的营养学知识，提出人类演化方面的假说，然后再通过群体遗传学的方法，对已有的群体遗传数据进行分析，来检验假说。
现在，我自己的实验室正在用这种方法研究更多和饮食适应相关的基因。——当你在一个领域里有了足够的积累后，你对领域内‘好运’集中的方向，会有自己的判断。我相信我可以通过这个方向和方法，让自己更多‘出没’于‘好运’多的地方，从而增强自己的运气。”
凯雄顿了顿，两眼发亮地继续说：“你看，这个关于‘吃素基因’的方向，虽然开始是偶然，但并不是闲得无聊的作品，而是有很多实际意义的。比如我现在正在研究的一个课题，就是弄懂个人基因、饮食方式与健康之间的关系，比如，FADS基因的D版本，在不同饮食方式的人身上，到底对健康有什么影响？像鱼油之类补充重要长链不饱和脂肪酸的保健品，是不是每个人都适合吃？”
跟着凯雄充满激情的描述，我也开始畅想：也许，未来，我们不仅能弄懂基因与饮食、健康之间的关系，甚至还可以根据每个人的基因‘私人订制’最合适的健康饮食。
而这无限可能的最初，也许只是一次无意的偶然，幸运地遇上了能力与努力的加持。
文中提到的论文：
1. Kothapalli, K.S., et al. Positive Selection on a Regulatory Insertion-Deletion Polymorphism in FADS2 Influences Apparent Endogenous Synthesis of Arachidonic Acid. Mol Biol Evol. 2016;33(7):1726-1739.
2. Ye, K., et al. Dietary adaptation of FADS genes in Europe varied across time and geography. Nature Ecology & Evolution, 2017. 1: 0167.
注：叶凯雄是康奈尔大学营养基因组学博士，现为佐治亚大学遗传学系助理教授，主要研究基因如何帮助人类适应饮食。叶教授实验室网页：http://yelab.genetics.uga.edu/
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