"抢救"蒙古传统奶制品里的发酵菌株,考古学家在积极行动!
Virginia Gewin 2020-07-21
我们才刚开始认识微生物如何塑造影响人类文化。

编者按:

发酵乳制品是人类历史上最重要的发明之一。因为即使到今天全球仍有超过一半的人乳糖不耐受,而利用微生物消耗牛奶中的乳糖,则让更多人能够享受到奶制品。

然而,随着食品的全球化和工业化,很多用于乳制品的“古老”微生物可能即将被来源于实验室的高效菌株所取代,面临着消失的危险。但是,我们还尚不清楚它们对人体健康乃至人类文化的作用。

今天,我们特别编译了发表在 SAPIENS 杂志上关于蒙古传统乳制品的微生物的文章,希望该文为诸位读者带来一些启发和帮助。

古老的乳制品

2017 年,人类学家 Christina Warinner 和她的同事前往了遥远的蒙古国(后简称“蒙古”)的北部大草原,并采访了当地牧民,了解他们的乳制品生产习惯。

这一天,一位名叫 Dalaimyagmar 的牦牛牧人向 Warinner 展示了如何制作传统的酸奶和奶酪。

到了春天,随着牲畜产仔和产奶量的增加,蒙古人的饮食就会从以肉为主转变为以乳制品为主。

每年,Dalaimyagmar 都会把上一年保存下来的酸奶解冻。在当地,这种酸奶被称为“khöröngo”。然后,她会将解冻的酸奶加入到新鲜牛奶中,存放几天,直到这些酸奶“复活”,成为可用的发酵剂。有了这种发酵剂,Dalaimyagmar 就能在夏天制作乳制品。

khöröngo 在蒙古语中代表财富或继承。在蒙古,乳制品是至关重要的食物——生产和消费的乳制品超过 70 种。因此,从这一角度来看,khöröngo 的双重含义再恰当不过。

在蒙古,由于知识的匮乏,大多数牧民并不知道 khöröngo 本质上是大量微生物。实际上,这些微生物不仅给蒙古人的健康、饮食带来了好处,也给他们的烹饪料理带来了独特的风味,但是不幸的是,随着西方工业的发展,这些好处可能会消失。

因此,Warinner 肩负着双重使命:不仅要让蒙古人意识到他们的微生物资源的珍贵性,还要探索这些区域性微生物对人类历史的影响。

“细菌是惊人的,它们一直被我们忽视和误解了。”Warinner 说,她现在在德国耶拿的 Max Planck 人类历史科学研究所和位于马塞诸塞州剑桥的哈佛大学工作。

2017 年,Warinner 和她的合作伙伴——约克大学(University of York)的考古学家 Jessica Hendy 启动了 Heirloom 微生物项目(Heirloom Microbes Project),旨在识别和保存稀有微生物,特别是能够将乳糖转化为乳酸的细菌,这是将牛奶转变为酸奶和奶酪的第一步。

在这个过程中,他们还希望了解哪些微生物是某个特定早期的群体所特有的,以及这些微生物是如何从一个群体/地区传播到另一个群体/地区的。

通过整合古代饮食、传统文化习俗和肠道微生物组,Heirloom 微生物项目的参与者们正在开辟一条追溯乳制品起源的道路,并在揭示之前未知的微生物对人类文化的影响。该项目采集了全世界多个地方的乳制品,包括欧洲阿尔卑斯山和约旦。

不过,Warinner 所在的这个研究小组把重点放在了蒙古。在蒙古这个国家,游牧民族的传统乳制品生产方式依然保持完整,未被现代化进程所破坏。

在探索的过程中,Warinner 他们意识到,如果世界上现存的传统乳制品社会逐步实现工业化,那么他们采集的可能就是一些濒临灭绝的微生物了。



遗骸里的微生物

Warinner 自称是分子考古学家,从 10 年以前,她就开始研究古人的饮食:她在牙齿的牙垢中发现了金矿,里面包括个体的 DNA、口腔细菌以及该个体的饮食习惯的线索。

这也是 Warinner 教她的学生们使用一种不寻常的工具的原因:刮牙器。这是一种常见于牙医诊所的钩状金属工具。现在,研究人员使用它从挖掘出来的遗骸,刮下古代人的牙垢。

牙齿上的已经钙化的微生物生物膜能够有效地为研究人员提供历经了几个世纪的食物沉积层。

当牙垢特别难以刮取的时候,Warinner 就会把牙齿整个取出来,清洗干净后再放回去,而不损害骨骼本身。这是一项专业的技术操作,为此,她的学生都进行了培训获得了专门针对死者的牙科保健师证书。

这些工作开始于英国、德国和格陵兰岛,Warinner 从中世纪留存下来的骨骼中刮取坚硬的牙石,以研究古代人的牙周病。然而来自格陵兰岛的研究结果却让人难以置信:生活在大约 1000 年前的维京人牙齿上存有牛奶蛋白。

Warinner 一直觉得这是污染,因此忽略了格陵兰岛的数据长达一年之久。

然而,当她重新检测样本并得到完全相同的结果时,她感到无比困惑。“当我意识到这可能是真的时,我吓了一大跳,”她说,“我们是不是有可能重建古代的乳业呢?”

她意识到乳制品或许可以作为一扇窗户,让我们了解人类的饮食,以及制作这些食物的传统方法。

被“困”在层层的牙垢之中的牛奶蛋白不仅可以允许 Warinner 确定是其来源于哪种动物,还可以根据事件和空间信息推断牛奶的消耗日期,而在以前只有古代陶器中的牛奶脂肪才有可能做到这些事。

Hendy 指出,这种新方法为科学家提供了一种“直接从古人口中提取牛奶证据”的方法。

Hendy 和 Warinner 表示,牛奶和乳制品背后的微生物在多个维度上都是有趣的研究对象。Hendy 说,首先,“人类是唯一喝其他哺乳动物奶的物种。”

更有趣的是,为什么早期社会在不容易消化乳糖的情况下,仍然在几千年的时间里制作、食用乳制品。几十年来,学者们一直认为,在人类进化出消化牛奶的基因后,乳制品的数量才增加了。

然而只要出现乳糖不耐症的早期证据,这一假设就被推翻了。事实上,研究表明,在出现能够消化乳糖的基因突变之前,制奶业已经存在了 4000 年。

即使在今天,地球上的大多数人(大约为 65%)仍有乳糖不耐症,这意味着他们的身体很难分解新鲜牛奶中的乳糖。(蒙古是一个典例:尽管 95%左右的蒙古人都有乳糖不耐症,但是蒙古的乳制品的消费量仍然非常高。)

牛奶是一种令人难以置信、令人费解的食物,是有关营养和健康讨论的“避雷针”。Warinner 说:“它要么是超级食物,要么是世界上最糟糕的东西。”

“乳制品是史前人类的一项了不起的发明,”她补充道,“但它为什么会起作用,又是如何起作用的,这完全是个谜。”

此外,乳制品还是最早的加工食品之一。这是微生物的功劳。“奶酪是不存在于自然界的。”Warinnner 说。牛奶本身极易腐烂,几个小时内就会变质。

经过反复试验,最终,人们找到了利用细菌来消化乳糖的方法,从而将牛奶酸化和发酵,分别制成奶酪和酸奶。Warinner 说:“几千年前的史前人类,在做这些的时候,甚至还不知道微生物的存在。对他们来说,这一定很神奇。”

Warinner 指出,事实上,这种由微生物驱动的方法很可能是古代最早,也是最重要的食物储存机制之一。

于是,Warinnner 和 Hendy 很快将他们的兴趣转向了制作早期乳制品的微生物鉴定工作。既然他们能够在骨骼的牙垢中找到牛奶蛋白,那么他们也希望能找到乳酸菌的 DNA。

食品全球化和工业化

在像蒙古这样的干旱地区以及草原地区,几千年前,很少有可以存储的食物,而乳制品的出现带来了变革。

Warinner 解释说,考虑到恶劣和干旱的环境、贫瘠的土壤和有限的食物,如果没有可携带的、富含益生菌的高热量奶酪,很难想象成吉思汗如何能够征服亚洲和东欧。

蒙古的奶制品种类繁多,蒙古人饲养的 7 种牲畜都要挤奶:牛、绵羊、山羊、马、牦牛、驯鹿和骆驼。

从这种具有地域特点的多样性来看,蒙古的奶类产品具有独特的风土特性,或者说是由食品所在的生产环境所注入的独特风味:Aaruul 是一种干硬的凝乳,作为零食食用,带有辛辣的扑鼻味道;Shimiin arkhi 是用牦牛或奶牛的奶制成的伏特加酸奶;Airag 是一种发酵的马奶酒,清淡带有气泡。

Hendy 说:“人们听着马奶发酵时的嘶嘶声会感叹‘它是活的’。”

蒙古人将发酵剂也就是微生物培养物——khöröngo 一代又一代地传下来,而这项事业通常是由蒙古妇女完成的。

“她们的祖母将发酵剂传给她们的母亲,她们母亲又把发酵剂传给她们,”Reichhardt 说,“这些微生物可能已经有几百年的历史了,一直活到现在。”

但当 Warinner 和 Hendy 第一次要求收集蒙古人的乳制品中的微生物时,游牧牧民否认他们的产品中有任何细菌。Warinner 说:“在蒙古,通常从临床学的角度来教授微生物知识,也就是说,他们认为细菌只会导致疾病。”

她发现牧民不仅没有意识到这些乳制品中可能存在有益微生物,而且他们也不知道用来储存发酵剂的兽皮和木制容器对维持这些细菌的数量是至关重要的。

在蒙古,当代牧民和早期牧民都不知道,这种作为容器使用的多孔有机材料在无意之中被接种了一次又一次的乳酸菌。而且,这些容器本身就有助于所需的微生物持续生长一段时间,部分原因是没有其他生物可以在容器中生长,包括病原体。

Warinner 解释说:“病原体就像杂草,它们是最先生长的,而乳酸菌就像古老的树木。如果你培养乳酸菌,它们会阻止杂草生长。简而言之,传统的游牧乳制品模式促进了‘有益’细菌的生长,而这些细菌战胜了病原体。”

然而,这些有益菌并没有办法阻止西方文化的传播,包括工业化乳制品文化。Heirloom 微生物项目发现,与蒙古相比,在该团队研究的其他地区,如约旦和欧洲阿尔卑斯地区,传统的做法已经不再那么普遍。

正如他们在项目申请书中所述,他们担心的是“随着当代食品全球化和工业化,传统的乳制品方法及其独特的微生物正在以惊人的速度消失”。

虽然在约旦和阿尔卑斯山的偏远地区,传统习俗仍在继续,但是这些习俗在一定程度上已经如同旅游景点。

在 20 世纪 70 年代和 80 年代,欧洲国家基本上实现了牛奶加工的工业化。与使用祖传的细菌培养的方法相比,工业生产从杀菌开始,然后引进实验室培养的高效细菌。在这些工业化的系统中,所有的东西都要被不断地杀死,这很大程度上是因为先“复活”的往往是病原体。

对 Warinner 和她的同事们来说,帮助蒙古牧民和决策者了解传统方法的好处已经变得迫在眉睫,因为蒙古已经开始了牛奶工业化的第一步:最值得注意的是,欧洲实验室培养的发酵剂正在被引入该地区。

Warinner 认为,在高度控制条件下培养的实验室菌株在蒙古不会有很好的发展,因为它们缺乏该地区的传统多样性。

“这些培养物是在完全不同的环境中发展起来的,”她指出,“工业卫生方法不容易在草原地区实施,这样做会破坏支持蒙古传统奶业的微生物生态。我担心在没有考虑文化背景的情况下,引进这些技术的善意尝试,实际上会降低乳制品的安全性,并从根本上改变和破坏游牧牧民的生活。”

Hendy 补充说,微生物可能不仅支持乳制品加工过程,而且还在人们的健康和消化方面发挥作用。传统乳制品中的微生物有助于维持健康的肠道菌群,而工业化的微生物可能会改变这一情况——尽管这种影响是未知的。

传统食品揭秘微生物与健康的联系?

在过去的三年里,Heirloom 微生物项目的团队已经从世界各地大约 200 具骨骼残骸中刮取了牙垢。在他们将藏于牙垢中的古老微生物不断拼凑起来的同时,他们也将从今年夏天开始对蒙古游牧牧民和城市居民的微生物进行采样,以确定牧民的肠道微生物是否在他们的乳制品消化过程中发挥了未被发现的作用。

越来越多的研究表明,肠道菌群对我们健康的许多方面,从情绪、免疫功能到疼痛,都发挥着惊人的“控制力”,它甚至可能影响着一些看似无关的行为,包括社会互动。

蒙古研究人员 Soninkhishig Tsolmon 在过去的 20 年里记录了她祖国的营养状况。这很不容易。由于资源和现有资源的限制,Tsolmon 把重点放在了游牧民族和城市居民之间的饮食差异上。

Tsolmon 怀疑许多传统食品可能会揭示出健康和微生物之间的有趣联系,但是给她的时间已经不多了。除了近在眼前的工业化,气候变化也在改变着牧民的生活。

“我们开始失去传统,”Tsolmon 说,“蒙古人有食用肉类和牛奶的传统。冬天,我们以肉为基础,而在夏天则变成了发酵乳制品。老年人说,这样可以消除冬天吃肉时的毒素。”

她补充说:“我担心一些细菌正在消失。”

为了阻止这种消失,Tsolmon、Warinner 和他们的同事创造了在科学家和牧民之间分享知识的机会。例如,今年 7 月,研究人员在蒙古库夫斯古尔湖附近的村庄举办了一场“观察微生物”研讨会。

在那里,研究小组向当地的牧民展示了他们奶制品中的细菌的显微图像。“我们解释了他们的做法是如何在奶制品中保持大量良好的微生物。而这些微生物并不会导致疾病。”研究生 Zoljargal Enkh-Amgalan 解释说。

她补充道:“他们为自己的生活方式感到自豪,也为畜牧和乳制品仍然存在感到自豪。”

微生物与文化的塑造

在去年夏天早些时候的另一次会议上,来自瑞士阿尔卑斯山的传统草原牧人、奶酪制造商、Heirloom 微生物项目的研究团队、商人和政府官员齐聚一堂,参加了一个在蒙古和吉尔吉斯斯坦举行的旅行会议。

德国联邦教育和研究部以及欧洲研究理事会资助了这次会议。

不同的群体分享了他们对传统做法和帮助他们成功的科学的见解。Warinner 解释说,尽管我们还没有深入研究这些具有 5000 年以上历史的传统乳制品生产方式,但显然,它们符合并适应蒙古的特点,也具有可持续性。

Warinner 认为,她所研究的学科给此类讨论带来的深刻影响,尤其有价值。

“人类学很重要,考古学很重要,”她说,“我们致力于了解过去的人类以及我们今天的状况,以便为公众和政府提供信息。这一观点有助于平衡全球化和善意的干预可能对传统造成的威胁和带来的复杂后果,无论这些干预是有意还是无意的。”

除了让蒙古人了解他们传统习俗背后的科学知识外,Warinner 和她的同事们还希望对那些在他们的营养和健康方面发挥了重要作用但却默默无闻的微生物进行鉴定。

不幸的是,蒙古虽然有非常悠久的乳制品传统,而且这些乳制品与身份、文化和历史紧密相关,但却没有相关的资料档案或任何关于这些微生物的储存库。Heirloom 微生物项目的参与者希望为蒙古创建和维护这些资源的储存库。

Warinner 说:“我们生活在一个微生物的世界。我们现在才意识到微生物对于人类是多么重要。换句话说,科学才刚刚开始揭示微生物在多大程度上塑造了人类文化。”


原文链接:https://www.sapiens.org/archaeology/dairying-history-microbes/

作者|Virginia Gewin

编译|617

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