生物的飲食，也會影響基因的演化。分解澱粉的酵素「澱粉酶（amylase）」是一種對消化很重要的基因，有些動物，例如人類與狗，基因組中具備很多個澱粉酶基因，增加消化澱粉的能力。
不過，卻不是所有的人與狗，澱粉酶基因的數目都一樣多。大致上，傳統飲食中澱粉含量較高的人與狗，基因數目也比較多，而西伯利亞哈士奇，這類沒機會吃澱粉的狗仍然只有 2 個基因，與野生的狼一樣。[1][2]
受人培育的馴化動物，除了狗之外還有很多種。另外有些動物像是家鼠，也長期與人共生，常有機會接觸人類的食物。不過即使是完全野生的動物，飲食中也可能有接觸澱粉的機會。究竟，各種動物的澱粉酶有什麼異同呢？
一項新發表的研究，取材多種哺乳類動物，包含種類十分廣泛，馴化與野生動物兼具，例如羊、牛、馬、野豬、馴化豬、家鼠、褐鼠、兔等等，以及數種人類的靈長類近親，研究澱粉酶基因在各種動物的演化狀況。[3][4]
澱粉酶基因數目，多次獨立增加
論文調查的動物中，每種至少都有 1 個澱粉酶基因，而除了人與狗以外，還有家鼠（mouse）、大鼠（rat）、馴化豬、野豬等具有 4 個以上的基因，可見有數種親戚關係沒那麼近的動物，都配備多個基因。
這有兩種可能，一個可能是，各種動物的共同祖先已經擁有多個澱粉酶基因，後來分家以後各自喪失；另一個可能原因是，共同祖先時期只有 1 個基因，後來超過 1 個基因，是各種動物的祖先獨立增加的結果。
要怎麼分辨呢？最直接的方法是，把所有動物的澱粉酶基因擺在一起，根據序列異同建構基因演化樹。若是不同動物的基因彼此間比較相似，則可以推論這些基因誕生的時間，遠在動物們尚未分家的共同祖先時期之際；相對的，假如每種動物的基因們自成一群，那麼很有可能是同一個基因，在此一動物的演化歷程中獨自複製多次。
另一方面，研究團隊也利用基因周圍，特定的轉座子（transposon）序列作為指標，分辨不同物種的基因，是否為同一個同源基因。綜合比較得到的結果是，人、狗、豬、鼠的多個澱粉酶基因，都是獨立衍生的。有意思的是，家鼠和大鼠雖然是近親，也都擁有多個澱粉酶基因，卻是兩者祖先分家以後各自基因複製的結果。
接觸澱粉機會愈高，基因數目也愈多
大致上，飲食中比較有機會吃到澱粉的，更有機會配備更多澱粉酶。基因數目多寡，未必和馴化或與人共生有關。例如馴化羊沒有比較多；而馴化豬有好幾個基因，但是野豬也一樣很多，論文推論是因為野豬的飲食，本來就有不少機會接觸澱粉所致。
至於嚙齒類，與人共生的家鼠基因數目有增加，但是與人缺乏接觸機會的野生鼠，有些也具備多個澱粉酶。而靈長類的共同祖先應該有 2 個基因，但是以樹葉為主食的物種卻只有 1 個，可能飲食缺乏澱粉導致喪失 1 個基因所致。
如果是考慮食性，論文發現，大部分廣食性動物，比起食性狹窄的動物，配備的澱粉酶數量更多。飲食單調的哺乳類，澱粉酶基因數量多半都很少。
唾腺澱粉酶，比本來認知的更普遍
另一點有意思的，是澱粉酶基因的表現位置。澱粉酶最初是在胰臟表現的基因，而多數複製而成的新澱粉酶，仍然於胰臟工作。不過少數澱粉酶卻是於唾腺表現，在口腔工作，例如人與狗的唾腺都有澱粉酶。
經由實地測試後，研究團隊發現其實有不少種動物，如新世界猴、野豬、白足鼠屬（deer mice）、林鼠屬（woodrat）、甘比亞巨鼠（giant african pouched rat），口腔中都有澱粉酶，可見此一性能比本來知道的更加普及。
各種動物的唾腺澱粉酶，一種動物不見得只有一個，酵素強度也有強有弱。值得注意的是，所有在唾腺表現的基因，都是至少經過一次複製產生的新基因，沒有一種動物在只有一個基因的狀況下，能夠兼具胰臟與唾腺兩者的活性。論文推論，至少經歷一次基因複製，以及隨後的新功能化（neofunctionalization），是唾腺澱粉酶誕生的必經之路。
此一研究，大大增進我們對哺乳類澱粉酶的認識。仍然有個未解之謎是，唾腺澱粉酶到底做什麼用？
少數猴子會把食物長期儲存在口腔中，牠們的唾腺澱粉酶，顯然可以直接幫助消化。然而，多數具有唾腺澱粉酶的動物，包括人類在內，食物都不會在口腔停留太久。論文推測，表現在口腔的酵素，或許是找東西吃的時候可以用來偵測食物，挑選富含澱粉的目標。
延伸閱讀：《脊椎動物基因體計劃》全面啟動 物種保護與復育關鍵一步文／寒波
參考文獻：
1. Ollivier, M., Tresset, A., Bastian, F., Lagoutte, L., Axelsson, E., Arendt, M. L., … & Vigne, J. D. (2016). Amy2B copy number variation reveals starch diet adaptations in ancient European dogs. Royal Society open science, 3(11), 160449.
2. 短篇 狗消化澱粉的能力，在何時開始加強？
https://neanderthaldna.pixnet.net/blog/post/211250224
3. Pajic, P., Pavlidis, P., Dean, K., Neznanova, L., Romano, R. A., Garneau, D., … & Gokcumen, O. (2019). Independent amylase gene copy number bursts correlate with dietary preferences in mammals. eLife, 8, e44628.
4. Janiak, M. C. (2019). Evolution: Of starch and spit. eLife, 8, e47523.
（作者部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名的粉絲團《同名的粉絲團》，歡迎參觀、拍打、與餵食）
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