问题

大多数哺乳动物都可以自身合成维生素C,人类则必须通过食物获取,为什么?人类是在进化中丧失了这种能力吗?

回答
要理解为什么大多数哺乳动物能够自行合成维生素C,而人类却不能,我们需要深入到生物化学的根源以及我们漫长的进化历程。这并非一个简单的“丧失”,而是一个复杂且具有深远意义的演变故事。

首先,我们来看一下维生素C的合成过程。在能够自行合成维生素C的动物体内,这个过程发生在肝脏(或在某些动物中是肾脏)中。关键的一步涉及到一种叫做L古洛糖酸氧化酶(Lgulonolactone oxidase,简称GULO)的酶。这种酶催化最后一个环节,将L古洛诺内酯转化为L抗坏血酸,也就是我们所说的维生素C。整个合成途径是一个多步骤的生化反应链,而GULO酶正是这条链上不可或缺的一环。

那么,为什么人类(以及少数其他哺乳动物,如灵长类、豚鼠、一些蝙蝠和鸟类)会“错过”这个重要的能力呢?答案在于我们DNA中的一个关键基因——GULO基因。在能够合成维生素C的动物中,这个基因是完好无损且功能正常的,它指导着细胞生产出GULO酶。然而,在人类以及其他无法合成维生素C的物种中,这个GULO基因发生了一系列突变,导致它变得“失效”了。

这些突变可能表现为多种形式:可能是基因的缺失(整个基因从DNA链上消失),也可能是基因内部的片段插入、删除或替换,这些改变都会导致无法产生有功能的GULO酶。一旦GULO酶无法合成,维生素C的合成通路就被中断了,即使其他所有的酶都正常工作,最终的维生素C也无法产生。

那么,这是“丧失”吗?从功能上讲,是的,我们确实丧失了合成能力。但从进化的角度来看,这更像是一种“选择性放弃”或者“被环境淘汰”。让我们想象一下远古时期,我们的祖先,那时还不是我们现在这样的人类。他们生活在怎样的环境中?

科学证据表明,我们灵长类祖先的饮食中,很可能富含大量的维生素C来源。原始的热带雨林,是他们繁衍生息的家园,那里盛产富含维生素C的各种水果、蔬菜和植物。当一个物种能够稳定地从食物中获取足够的维生素C时,如果其GULO基因发生了突变,导致合成能力下降甚至消失,对这个物种的生存和繁衍并不会造成立竿见影的负面影响。毕竟,如果每天吃的水果就能提供源源不断的维生素C,身体再去耗费能量合成它,就显得有些“多此一举”。

从进化的角度来看,基因突变是常态。如果一个突变对生存没有显著的坏处,那么它就可能在种群中传播开来。而如果这种突变还能节省能量(不再需要合成维生素C),反而可能在某种程度上是一种“优势”。想象一下,一个家族的成员,因为生活在富含维生素C的环境中,GULO基因发生突变,但他们依然健康地生活,甚至因为少了合成维生素C的“负担”,把这部分能量用在了其他更关键的生理功能上,这反而可能是一种隐性的优势。

随着时间的推移,当这种失效的GULO基因在种群中逐渐积累,直到最终所有个体都继承了这个失活的基因时,这个物种就彻底失去了自行合成维生素C的能力。对于我们的灵长类祖先而言,这个转变发生的时期大约在几千万年前。

这种“丧失”并非我们独特的悲剧。我们并非孤例。如前所述,豚鼠、某些蝙蝠和鸟类也经历了类似的基因失活。它们的共同点在于,它们所处的生态位和饮食习惯,使得它们能够稳定地从外界获取维生素C。

当然,这种进化上的“解放”也伴随着潜在的风险。一旦环境发生剧烈变化,或者食物来源变得匮乏,尤其是那些维生素C含量极低的食物,我们这些缺乏合成能力的物种就容易陷入困境。我们对膳食中维生素C的依赖,使得“坏血病”(scurvy)这种与维生素C缺乏相关的疾病,成为了我们人类和少数其他物种特有的威胁。

所以,与其说我们是“丧失”了能力,不如说是我们在数百万年的进化过程中,随着环境的适应和饮食的改变,使得这个原本必要的生化通路“关闭”了。这反映了进化并非总是在“添加”和“优化”,有时也是在“简化”和“淘汰”那些在特定条件下不再必需的机制。我们失去了自行制造维生素C的能力,但换来的是在那个遥远时代的生存优势,以及直到今天,我们对丰富多彩的食物世界深深的依赖。

网友意见

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简单来说,因为灵长动物的共同祖先天天吃水果,对Vc合成的选择压力很小。这就和很多洞穴鱼失去视力是一样的道理。

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@Xiaoyu Zhuo

说的已经很对了,但是具体过程是怎样,目前还没有定论。

  1. 人类之所以不能自行合成维生素c,是因为本来用于制造维生素C的基因(即“L-古洛糖酸内酯氧化酶基因”gene for L-gulonolactone oxidase GULO)发生了严重突变,所以我们无法合成 GULO酶(四种合成过程必要酶之一),也就无法利用葡萄糖在肝脏中制造维生素C。GULO基因坏损也出现在豚鼠身上,而这也和维生素c的发现有关。
  2. 与人类亲缘性最近的灵长类动物猿和猴,也发生了相同突变,导致GULO基因无法表达。人类和灵长类动物的共同祖先大约生活在6千万年,而研究发现那些生活于1亿年前的哺乳动物祖先,就从来不会患上坏血病,它们能自己合成维生素C。可以看到人类在演化过程中逐渐丧失了这种独立合成维生素c的能力。
  3. GULO基因缺陷,不仅存在于灵长类动物和豚鼠身上,还存在于其他物种,比如蝙蝠和鸣禽。所以目前认为在动物开始吃维生素C含量丰富的食物之后,它们自己很可能就会逐渐失去合成维生素C的能力。比如我们灵长类动物的祖先,早就开始食用果实和叶子。而这些食物为他们提供了丰富的维生素C,没有了选择压力,而维持GULO基因的活性又会额外消耗能量(合成维生素C是要消耗供能物质葡萄糖的)。
  4. 总的来说,都是自然选择吧,如果你长时间里置身于到处都能获取维生素的环境,自然就不需要动用制造维生素的基因了。

总而言之,言而总之,除了维生素D和维生素K之外,人类不能自己制造其他任何一种我们必需的维生素。------真是弱爆了!换个角度来看,人这么弱,怎么可能是被创造出来的。

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