盲眼的尼安德塔石器匠

箕形門齒 X 美洲原住民 X 母乳—這三者源自冰河時期的神秘關係是？    原載於泛科學

箕形門齒。圖／取自〈 Did last ice age affect breastfeeding in Native Americans? 〉

東亞人常見，美洲原住民都有的「箕形門齒」

大家或許有聽過「箕形門齒（shovel-shaped incisors）」，箕是鏟子的意思，簡單來說，就是門齒上有個像是鏟子形的型態。有些資料會說箕形門齒是「漢人」的特徵，嗯……不要太吹毛求疵的話，倒也不是不能這樣講，只是這樣說的意義不大；還有些資料會說是「純種漢人」特色，這就是無稽之談了。

另外也有個流傳已久的傳統論點：東亞的現代智人和古代的直立人（如北京人）都配備箕形門齒，因此兩者間必有血緣關係。這部分我們之後再來討論，先來看比較確定的事實。

距今40到78萬年前的北京人

一般門齒與箕形門齒（右）的比較。source：Shovel-shaped incisors and the morphology of the enamel-dentin junction: an analysis of human upper incisors in three dimensions.

箕形門齒廣泛分佈在現代的東亞族群中，若以現代族群分類歸納的話，箕形門齒並不是「漢人」的專利，韓國、日本人配備此一型態門齒的比例也相當高；整體來看，現代東亞族群約有 40% 的人擁有箕形門齒。不只有現代，此一特徵在東亞大陸各處、或是台灣的史前遺址（如烏山頭遺址 [1]）中也很常見；能說是從古到今，很多東亞居民都擁有箕形門齒。

儘管如此廣泛，東亞人擁有箕形門齒的比例還遠不及美洲原住民；在尚未與歐洲人接觸前的美洲族群，有箕形門齒特徵的比例逼近100%。而在非洲與歐洲族群中，箕形門齒的比例則非常非常低；所以此一牙齒型態，算是所有美洲原住民與部分東亞人，有別於其他族群的特色。[2]

箕形門齒與 EDAR 基因之間的糾葛

從上述我們可知，牙齒的型態在不同的族群會有所不同，但究竟箕形門齒是如何產生的？

遺傳學研究指出箕形門齒比較不受環境影響，不過它與EDAR（全名 ectodysplasin A receptor）基因高度相關：假如此基因序列上的第 370 號氨基酸，由纈胺酸（valine）改變為丙胺酸（alanine），那麼就會讓門齒變成箕形。[3]

非洲、歐洲族群則幾乎不存在箕形門齒，EDAR 基因的第 370 號氨基酸也多半是纈胺酸；而在美洲原住民與東亞族群中，此一位置是丙胺酸（可以以 EDAR V370A 表示）的比例很高。過去曾有研究估計過此一遺傳變異大約在 3 萬年前誕生，世界上兩群人間差異如此巨大，許多學者認為是受到天擇影響。

巴瑤人x脾臟x基因變異：讓真人版水行俠潛水很久的秘密是？

那到底箕形門齒，是否曾替東亞與美洲人帶來什麼好處呢？

各地族群中，EDAR 基因 配備 V370A 變異的頻率，黃色代表 A，紫色表示 V。圖／取自 ref 2

等等等等，為什麼在演化上帶來好處的會是箕形門齒呢？不就是顆怪怪的門齒能有什麼功用呢？基因型與表現型的關係十分複雜，許多表現型受到不只一個基因型影響；反過來說，一個基因型往往也會影響很多表現型。在這個案例中，箕形門齒深受 EDAR 基因變異的影響，然而會被 EDAR 影響的特徵，箕形門齒只是區區一種。

EDAR 基因的蛋白質產物，涉及一條很重要的生化反應路徑：NF-ĸB 訊息傳遞路徑。目前已知 EDAR 的 V370A 變異影響非常廣泛，除了門齒箕形度，還有毛髮、臉部型態（至少耳垂與下巴）、汗腺（密度變高）、乳腺（分枝變多），以及門齒以外的一些牙齒型態等等。EDAR 涉及的每一項特徵，都可能是天擇力量作用的目標。[4][5]

不論住在何地、何時、任何環境的美洲原住民，近乎 100% 擁有箕形門齒，由此可以推論，每個人遺傳上都配備 V370A 變異。為什麼比例會如此極端地高呢？合理的假設是，EDAR 基因一度對於美洲原住民的祖先十分重要，只有配備 V370A 變異的個體才能留下血脈，沒有的都在歷史洪流中慘遭淘汰了。

問題是，受到 EDAR 基因型影響的表現型這麼多，哪一項才有那麼大的影響力？

最近發表的論文認為，問題關鍵在：母乳！

媽媽餵母乳！圖／取自 rachelsremedy

當美洲原住民的祖先，仍住在冰河時期的白令時

在談論為什麼是母乳前，讓我們先話說從頭：所有美洲原住民共享的特徵，很可能可以追溯到所有美洲族群尚未分家以前，共同祖先的時期。遺傳學研究估計，美洲原住民與西伯利亞族群大概分家 2 萬多年；那時是冰河時期，白令地區還不是海峽，而是可以直接走路通過的陸橋。[6][7]

美洲原住民23000年來的族群歷史

在此之後，美洲原住民的祖先由白令進入美洲。有些跡象顯示，美洲原住民的祖先在白令地區住了相當一段時間，或許有好幾千年之久，之後才大舉南遷，四散各地。冰河時期白令的環境，很可能就是關鍵。

阿拉斯加11500年前「古白令人」，源自未知美洲遺傳支系

白令生活想像圖。圖／取自〈 Research reveals evidence of new population of ancient Native Americans 〉

陽光中的紫外線與維生素D 有關，而維生素D 對健康不可或缺；一般狀況下，人的皮膚吸收紫外線後，能自行生產足夠的維生素D。人類祖先離開非洲，移民高緯度之後膚色變淡，和高緯度陽光弱，皮膚需要更多紫外線生產維生素D，應該很有關係。

然而，白令的緯度更高、陽光更弱，幾乎沒什麼紫外線；假如長期住在此處，膚色再淡恐怕也無法彌補紫外線過低的問題。所幸即使沒有日曬，人類仍能由飲食中獲取維生素D，美洲原住民的祖先藉由飲食補充維生素D，得以免除滅團的命運。

在沒有陽光的日子，寶寶靠母乳補充維生素D

但是有一種人沒辦法吃東西，那就是剛出生的寶寶。營養匱乏的古代，母乳對寶寶發育相當重要，在白令可能更加重要，因為母乳是寶寶唯一的營養來源；無法吃東西的寶寶，只能透過母乳攝取維生素D 維持健康、順利長大。女生的 EDAR 基因若是配備 V370A 變異，乳腺分枝會變多，將能分泌更多母乳。

懷孕期間補充維生素 D 能反應到母乳中

乳腺、母乳產量、維生素D、長鏈不飽和脂肪酸，以及 EDAR、FADS 基因，之間可能關係密切。圖／取自 ref 2

論文推論，在白令特殊的環境下，能增量母乳的遺傳變異 EDAR V370A，將能帶來無與倫比的演化優勢，因此席捲了 2 萬多年前，住在白令的小小族群；而箕形門齒，是配備此變異的間接產物。等到後來白令居民南遷，分家發展出美洲各地的族群以後，即使環境已經與當年不同，仍保持此一特徵。

要提醒各位讀者的是，這套觀點講起來合理，不過仍需更多證據支持。論文提出一項佐證是，還有一個基因與 EDAR 狀況類似，那就是負責合成不飽和脂肪酸的「脂肪酸去飽和酶 FADS」（全名 fatty acid desaturase）。

油脂人生（上）：不可或缺的去飽和酶

也許還要脂肪酸？

2014 年發表的論文報告，住在格陵蘭的伊努特人，去飽和酶的基因序列和中國漢人、歐洲人不太一樣。那時推論是，伊努特人此一基因受到天擇作用，有助於他們適應缺乏穀物，富含大量動物性油脂的高油飲食。[8]

內建適應北極酷寒的基因？

然而 2017 年發表的論文，驚覺上述假說有問題！不論住在哪裡，幾乎所有美洲原住民族群中，都有很高比例的去飽和酶基因配備該變異；可是只有伊努特人住在冰天雪地，吃很多魚和海豹，其他美洲居民卻都不是，表示美洲族群的去飽和酶，和其他人的差異，或許與伊努特人的特殊環境無關。[9]

可能有助美洲原住民 適應環境的去飽和酶FADS

油脂人生（下）：千變萬化，屢受選汰的去飽和酶

會不會與白令經歷有關呢？去飽和酶基因改變，會影響不飽和脂肪酸的生成。不飽和脂肪酸，如 DHA、EPA，會影響神經發育與許多生理反應，這回論文的推論是，美洲原住民祖先還住在白令時，不飽和脂肪酸也相當關鍵。和 EDAR 一樣，在冰河時期的特殊環境中，有利的去飽和酶遺傳變異，席捲白令的小小族群，使得特定版本的去飽和酶和 EDAR 一樣，成為日後美洲原住民的標準配備。

與伊努特人一致的去飽和酶基因版本，在各地族群的分佈頻率。圖／取自 ref 9

至於是怎麼個影響法，目前不適合遽下定論。EDAR 一個基因就會影響許多表現特徵，反過來說，就是很多外在表現都有機會影響 EDAR 的演化，而去飽和酶也是如此，根據已知線索，仍難以判斷天擇對去飽和酶的作用目標。

EDAR 基因 x 箕形門齒 x 北京人？

東亞族群中，EDAR V370A 的比例很高，應該也是受天擇影響所致，不過原因未必與美洲原住民相同。如前所述，EDAR 受到許多生理、型態特徵影響，在不同年代、不同環境條件之下，未必只會受到一種外力驅使。

如今可以確定，智人的箕形門齒與 EDAR 基因息息相關。遺傳學估計此一變異起源於數萬年前，若估計正確，那麼智人的箕形門齒，和直立人這類非智人的古人類親戚，之間大概沒什麼直接關係。當然還是有遠古混血的可能性，儘管機率很小，目前仍無法排除。

北京人牙齒化石，最左邊是門齒。圖／取自 ref 10

純論型態，今年有一篇全新發表、關於北京人的論文〈The fossil teeth of the Peking Man〉，研究納入了許多非智人與智人族群與北京人一起比較，分析牙齒的型態差異。論文內文有提到北京人化石中，門齒的箕形化（shoveling），也提到此一型態亦見於其他東亞直立人，例如和縣（Hexian）人的化石。[10]

台灣第一個古代人種化石，不是人類祖先的澎湖原人

然而，整篇論文完全沒有提及北京人的箕形門齒，與現代東亞族群有任何關聯性。我不是型態專家，不過由這篇論文連一句都不提看來，古代直立人，與今日東亞人的箕形門齒比較，或許並非正經的古人類學家目前關心的問題。

智人的門齒是否箕形受到 EDAR 高度影響，我們不知道直立人是否也是如此，不過智人與直立人差異不是太大，假如直立人的 EDAR 基因影響力和智人類似，也不是太過驚奇（例如對汗腺、毛髮的影響，連用老鼠當實驗動物都能見到）。

由 EDAR 在智人的演化狀況推論，很多因素都有機會間接造成箕形門齒，因此即使觀察到不同族群，都有箕形門齒此一型態，也無法證實它們有著共同的起源，甚至不需要有一樣的起因。

劃重點：

1. 門齒箕形與否，受 EDAR 基因變異影響。

2. 美洲原住民 100% 配備箕形門齒，或許能追溯到冰河時期，東亞版 EDAR 能增加母乳產量所致。

3. 美洲原住民的箕形門齒，是天擇作用後的間接影響。

4. 美洲族群中的脂肪酸去飽和酶，可能和 EDAR 基因狀況類似。

5. 東亞直立人，如北京人的箕形門齒，很可能與智人沒有關係。

6. 人類的演化歷史，何其複雜。

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1. 台灣史前文化的奧祕：烏山頭的史前人

2. Hlusko, L. J., Carlson, J. P., Chaplin, G., Elias, S. A., Hoffecker, J. F., Huffman, M., … & Scott, G. R. (2018). Environmental selection during the last ice age on the mother-to-infant transmission of vitamin D and fatty acids through breast milk. Proce

3. Park, J. H., Yamaguchi, T., Watanabe, C., Kawaguchi, A., Haneji, K., Takeda, M., … & Hanihara, T. (2012). Effects of an Asian-specific nonsynonymous EDAR variant on multiple dental traits. Journal of human genetics, 57(8), 508.

4. Kamberov, Y. G., Wang, S., Tan, J., Gerbault, P., Wark, A., Tan, L., … & Powell, A. (2013). Modeling recent human evolution in mice by expression of a selected EDAR variant. Cell, 152(4), 691-702.

5. Peng, Q., Li, J., Tan, J., Yang, Y., Zhang, M., Wu, S., … & Jiao, Y. (2016). EDARV370A associated facial characteristics in Uyghur population revealing further pleiotropic effects. Human genetics, 135(1), 99-108.

6. Raghavan, M., Steinrücken, M., Harris, K., Schiffels, S., Rasmussen, S., DeGiorgio, M., … & Eriksson, A. (2015). Genomic evidence for the Pleistocene and recent population history of Native Americans. Science, 349(6250), aab3884.

7. Moreno-Mayar, J. V., Potter, B. A., Vinner, L., Steinrücken, M., Rasmussen, S., Terhorst, J., … & Reuther, J. D. (2018). Terminal Pleistocene Alaskan genome reveals first founding population of Native Americans. Nature, 553(7687), 203.

8. Fumagalli, M., Moltke, I., Grarup, N., Racimo, F., Bjerregaard, P., Jørgensen, M. E., … & Christensen, C. (2015). Greenlandic Inuit show genetic signatures of diet and climate adaptation. Science, 349(6254), 1343-1347.

9. Amorim, C. E. G., Nunes, K., Meyer, D., Comas, D., Bortolini, M. C., Salzano, F. M., & Hünemeier, T. (2017). Genetic signature of natural selection in first Americans. Proceedings of the National Academy of Sciences, 114(9), 2195-2199.

10. Xing, S., Martinón-Torres, M., & de Castro, J. M. B. (2018). The fossil teeth of the Peking Man. Scientific reports, 8(1), 2066.