生物的饮食，也会影响基因的演化。分解淀粉的酵素“淀粉酶（amylase）”是一种对消化很重要的基因，有些动物，例如人类与狗，基因组中具备很多个淀粉酶基因，增加消化淀粉的能力。
不过，却不是所有的人与狗，淀粉酶基因的数目都一样多。大致上，传统饮食中淀粉含量较高的人与狗，基因子目也比较多，而西伯利亚哈士奇，这类没机会吃淀粉的狗仍然只有 2 个基因，与野生的狼一样。[1][2]
受人培育的驯化动物，除了狗之外还有很多种。另外有些动物像是家鼠，也长期与人共生，常有机会接触人类的食物。不过即使是完全野生的动物，饮食中也可能有接触淀粉的机会。究竟，各种动物的淀粉酶有什么异同呢？
一项新发表的研究，取材多种哺乳类动物，包含种类十分广泛，驯化与野生动物兼具，例如羊、牛、马、野猪、驯化猪、家鼠、褐鼠、兔等等，以及数种人类的灵长类近亲，研究淀粉酶基因在各种动物的演化状况。[3][4]
淀粉酶基因子目，多次独立增加
论文调查的动物中，每种至少都有 1 个淀粉酶基因，而除了人与狗以外，还有家鼠（mouse）、大鼠（rat）、驯化猪、野猪等具有 4 个以上的基因，可见有数种亲戚关系没那么近的动物，都配备多个基因。
这有两种可能，一个可能是，各种动物的共同祖先已经拥有多个淀粉酶基因，后来分家以后各自丧失；另一个可能原因是，共同祖先时期只有 1 个基因，后来超过 1 个基因，是各种动物的祖先独立增加的结果。
要怎么分辨呢？最直接的方法是，把所有动物的淀粉酶基因摆在一起，根据序列异同建构基因演化树。若是不同动物的基因彼此间比较相似，则可以推论这些基因诞生的时间，远在动物们尚未分家的共同祖先时期之际；相对的，假如每种动物的基因们自成一群，那么很有可能是同一个基因，在此一动物的演化历程中独自复制多次。
另一方面，研究团队也利用基因周围，特定的转座子（transposon）序列作为指标，分辨不同物种的基因，是否为同一个同源基因。综合比较得到的结果是，人、狗、猪、鼠的多个淀粉酶基因，都是独立衍生的。有意思的是，家鼠和大鼠虽然是近亲，也都拥有多个淀粉酶基因，却是两者祖先分家以后各自基因复制的结果。
接触淀粉机会愈高，基因子目也愈多
大致上，饮食中比较有机会吃到淀粉的，更有机会配备更多淀粉酶。基因子目多寡，未必和驯化或与人共生有关。例如驯化羊没有比较多；而驯化猪有好几个基因，但是野猪也一样很多，论文推论是因为野猪的饮食，本来就有不少机会接触淀粉所致。
至于啮齿类，与人共生的家鼠基因子目有增加，但是与人缺乏接触机会的野生鼠，有些也具备多个淀粉酶。而灵长类的共同祖先应该有 2 个基因，但是以树叶为主食的物种却只有 1 个，可能饮食缺乏淀粉导致丧失 1 个基因所致。
如果是考虑食性，论文发现，大部分广食性动物，比起食性狭窄的动物，配备的淀粉酶数量更多。饮食单调的哺乳类，淀粉酶基因子量多半都很少。
唾腺淀粉酶，比本来认知的更普遍
另一点有意思的，是淀粉酶基因的表现位置。淀粉酶最初是在胰脏表现的基因，而多数复制而成的新淀粉酶，仍然于胰脏工作。不过少数淀粉酶却是于唾腺表现，在口腔工作，例如人与狗的唾腺都有淀粉酶。
经由实地测试后，研究团队发现其实有不少种动物，如新世界猴、野猪、白足鼠属（deer mice）、林鼠属（woodrat）、冈比亚巨鼠（giant african pouched rat），口腔中都有淀粉酶，可见此一性能比本来知道的更加普及。
各种动物的唾腺淀粉酶，一种动物不见得只有一个，酵素强度也有强有弱。值得注意的是，所有在唾腺表现的基因，都是至少经过一次复制产生的新基因，没有一种动物在只有一个基因的状况下，能够兼具胰脏与唾腺两者的活性。论文推论，至少经历一次基因复制，以及随后的新功能化（neofunctionalization），是唾腺淀粉酶诞生的必经之路。
此一研究，大大增进我们对哺乳类淀粉酶的认识。仍然有个未解之谜是，唾腺淀粉酶到底做什么用？
少数猴子会把食物长期储存在口腔中，牠们的唾腺淀粉酶，显然可以直接帮助消化。然而，多数具有唾腺淀粉酶的动物，包括人类在内，食物都不会在口腔停留太久。论文推测，表现在口腔的酵素，或许是找东西吃的时候可以用来侦测食物，挑选富含淀粉的目标。
延伸阅读：《脊椎动物基因体计划》全面启动 物种保护与复育关键一步文／寒波
参考文献：
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 狗消化淀粉的能力，在何时开始加强？
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》、同名的粉丝团《同名的粉丝团》，欢迎参观、拍打、与喂食）
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