營養的力量，足以調控基因｜深度營養系列（三）

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這是 深度營養系列 的第 3 篇文章

Hi大家好，今天跟大家繼續分享《深度營養》中的內容。這一次，凱特博士帶領我們 深入到細胞核 內，探究營養影響基因的奧秘。你會震驚地發現：好好地吃，攝取充足的營養，不僅關乎自己的健康，還會影響你的下一代和下下代。

01 基因真的決定命運嗎？

1997年，上映了一部科幻電影《千鈞一髮》（Gattaca），影片中設定了這麼一個基因決定命運的世界：

在電影中，某些人在生兒育女前，可以利用基因技術進行基因篩查，從而得到擁有完美基因的後代。而自然生育出生的人類，沒有進行過基因優化，成為劣等人，在生活和求職中遭遇基因歧視，被某些」對基因要求較高」的工作，比如太空探索，拒之門外。

美國太空總署NASA曾經把這部電影評為 「最接近現實的科幻電影」 【1】，感興趣的同學可以看看，具體的故事這裡就不展開講了。這部電影基於這樣的假設：人的能力，性格，健康，壽命，都是由 基因 決定的。

不僅僅在電影中，這種思想在現實中也一度佔據了生物學界的主流。甚至連DNA雙螺旋結構的發現者之一James Watson，在1989年接受《時代》雜誌採訪時，都這樣說過：

曾經，我們以為是天上的星宿決定我們的命運。現在我們知道了，基因才決定我們的命運。

We used to think our destiny was in the stars. Now we know its in our genes.

這種認知也一直影響著大眾。那些天生擁有過人美貌或超群智力的幸運兒，被認為是中了「基因彩票」。而且，他們的優質基因做為最寶貴的資產，還可以傳遞給後代，讓孩子贏在子宮裡，其他芸芸眾生只有羨慕的份兒。

日本前國民偶像木村拓哉（右）15歲的女兒爆出近照，媒體驚呼「基因的力量」

可這是事實嗎？人真的生而不平等嗎？普通人沒有什麼努力的餘地嗎？

不是的。隨著近年來對錶觀遺傳學的深入研究，基因決定論漸漸破產。還有很多因素會影響我們的基因，飲食，無疑是最重要因素之一。

在《深度營養》中，凱特博士宣稱：其實每個人都有贏得「基因彩票」的潛力，運用營養的力量，普通人也能讓後代成為「中大獎」的幸運兒。有這麼神奇？往下看吧。

02 基因，人人都有一部有字天書

雖然大家都知道，基因是遺傳物質，負責在代際之間傳遞信息，但基因到底是怎麼工作的呢？為了講清楚，以下我會用一些類比來說明。

我們每個人的細胞核中都存在著染色體，其中體細胞含有46條染色體，精子和卵子各有23條染色體。這些染色體，承載了全部的基因信息。那這些信息是怎麼影響生物體的呢？

大家都知道，英語的字母表由26個字元組成，計算機底層的機器語言由「0」、「1」兩個字元組成。

類似的，基因也是一種語言，由4個字元組成 —— A, G, C, T。基因組，就可以看做是由這四個字元構成的語言寫的一份說明書。按照這份說明書，細胞可以合成各類蛋白質，包括各種酶和激素，因為它們也是蛋白質，這樣就可以進行各種生命活動。

這份說明書不能直接使用，DNA會首先被轉錄為RNA，相當於照著原版拷貝出一份或多份副本。不同的是，副本中，字元T被替換成U。

為什麼要這樣呢？因為DNA只能待在細胞核中，而副本RNA可以被轉移到細胞質里。不僅如此，副本的數量還可以根據需求增減，多份副本還可以同時流通，同時指導蛋白質合成。打個比方，清明上河圖的原本被珍藏在故宮博物院，輕易不能借出展覽。但可以印製成千上萬份副本，被世界各地的人們收藏，觀摩。

基因語言中的每個「詞語」都是由三個字元構成的三聯體， 比如ACT, CAT等等。英語單詞dog，意思是 「狗」, 倒裝一下變成god，意思就變成了 「上帝」 。同樣的道理，基因詞語的排列組合不同，含義也不相同。

那基因詞語的含義是什麼呢？很簡單，每一個三聯體，都對應著一種氨基酸。比如，ACT對應蘇氨酸，CAT對應組氨酸，CGT對應精氨酸。而蛋白質，就是多個氨基酸構成的長鏈，可以看成用基因語言寫下的句子。

另外有四個特殊的三聯體，分別是一個基因的起始標誌和終止標誌。ATG是起始，TAA，TAG，TGA中任意一個出現，代表這個基因的終止。起始和終止標誌之間的就是一個完整的基因，是合成這種蛋白質的說明書。最終，蛋白質形成器官組織，執行生物功能——基因就是這樣來影響生物體的。

這就是生物信息的「中心法則」。不管是真菌，果蠅，實驗小鼠，各種動物，還是人類，DNA都遵循中心法則，生物信息在每個生命體系中，有條不紊地傳遞和流動著。

03 除了突變，環境也能影響基因

經典的達爾文進化論認為，進化是隨機產生的突變和自然選擇共同作用的結果。只有基因突變，才會影響生物的生理功能或性狀，而進化要經過漫長的自然選擇的洗禮才能完成，可能要歷經幾百代。

基因突變相當於基因說明書中的字元被改變，這種改變自然會反應在生理上。舉個例子，鐮刀形紅細胞貧血症是一種遺傳性疾病，患者體內指導血紅蛋白合成的基因上，某個「單詞」發生了變異。正常人的是GAG，而患有這種疾病的人變成了GTG，血紅蛋白對應位置上本來應該是谷氨酸，結果被換成了纈氨酸。紅細胞也從正常的圓盤形，變成了鐮刀形【2】。

但基因突變是唯一影響生理表徵的方式嗎？

不是。

近年來，科學家們發現，環境（比如飢餓、吸煙等）可以在基因上留下 標記 ，這種標記也可以在代際之間傳遞。好比不同顏色的熒光筆和貼紙在這份基因說明書上做出各種記號，並不需要真的改變原有的字元。而說明書會帶著這些標記傳遞給後一代人，甚至後兩代人。

例一 「冬日饑荒」

1944年9月，第二次世界大戰期間，荷蘭被德軍佔領。由於德軍全面封鎖了城市交通，阿姆斯特丹、鹿特丹等一些城市食品供應短缺，爆發了饑荒。饑荒一直持續到1945年初，最後，飢餓的人們被迫用鬱金香球莖、樺樹皮、野草充饑，每天的能量攝入不足400卡路里。這段歷史被稱為「冬日饑荒」，三萬人被餓死。

倖存者中的兒童在成長過程中，出現了比普通人群更多的健康問題，包括抑鬱、焦慮、骨質疏鬆、牙齦病、心臟病、糖尿病等。著名演員奧黛麗·赫本也是親歷者，她本人終身飽受慢性病的折磨，63歲查出罹患闌尾癌，64歲去世【2】。

1980年代，一些研究者們考察這場饑荒對親歷者後代的影響發現，經歷過「冬日饑荒」的孕婦們，她們的子代和孫輩不僅出生時個頭比正常嬰兒更小，而且成年後肥胖症和心臟病的發病率也更高。這次饑荒的影響，竟然延續了至少三代人。

例二 「少年煙民」

英國布里斯托爾大學，自1991年起開展了一項父母和子女的縱向研究（ALSPAC, Avon Longitudinal Study of Parents and Children），在長達20個月的志願者招募期間，共有14, 024名孕婦志願參與ALSPAC研究。此後每年一次，這些志願家庭的父母和孩子都接受一次全面的體檢和心理測試。

其中一項研究成果2006年發表在《歐洲人類遺傳學》期刊上。這些研究發現，在14,024名父親中，有166名於11歲前開始吸煙，這正好是青春期開始之前。與女性自出生起體內就有卵子不同，男性是從青春期開始，體內才形成精子的。11歲開始吸煙，意味著這會在Y染色體上留下基因標記。

事實也證明，這些男性的兒子（兒子才會繼承Y染色體），在9歲前比其他男孩有更高的BMI指數，意味著他們成年後肥胖的風險更高，其它潛在的健康風險也更高，而且可能預期壽命也更短【3】。

例三 「基因之外」

其實早在1950年代，英國學者Conrad Waddington注意到了這種現象。畢竟，胚胎幹細胞會分化成神經細胞，肝臟細胞，腎臟細胞，血細胞……，而這些細胞的DNA是完全相同的。但胚胎在子宮內發育的過程中，不同的基因標記使它們最終分化成了不同類型的細胞。Waddington把這種現象命名為「表觀遺傳」，意思是「基因之外」。

04 標記基因的熒光筆：甲基

給基因做標記當然不是用熒光筆，而是一種叫「甲基」的化學基團。它的作用類似開關。

染色體長得像一個紡錘，而DNA長鏈就像棉線一樣纏繞在紡錘上。稍有不同的是，DNA長鏈先纏繞在一種叫做「組蛋白」的小紡錘上，這些小紡錘構成的長鏈再纏繞到染色體這個大紡錘上。

當某些纏繞的部分鬆開時，甲基基團就可以和這部分的DNA或組蛋白結合，這叫做甲基化。甲基化可以調控基因表達，也就是關閉或開啟基因。甲基化並不是唯一的基因調控方法，但是是最普遍的。

怎麼能排除基因的因素來考察環境的影響呢？生物學家常用的辦法是觀察DNA完全相同的同卵雙胞胎。

2005年，西班牙的研究者考察了兩對同卵雙胞胎的基因組標記。

其中一對雙胞胎3歲，正如預想的一樣，她們的甲基基團幾乎完全相同。

而另一對50歲的雙胞胎，基因組上的甲基基團差異非常大，好像在過去的幾十年里，她們的基因組分別上了完全不同的化學課。

可以看出50歲組的差異非常大。

—— 我們的生活方式真的會影響基因的行為。而且正如前面所說，這些生活方式，在基因上留下的印記，還會傳遞給後代。

05 營養的力量，足以調控基因

看到這裡了？謝謝你的耐心。那麼我們要回到最開始的問題，營養跟這些基因調控什麼的，到底有什麼關係呢？

2003年，杜克大學的腫瘤學家Randy Jirtle做了一項非常有啟發性的動物實驗。

他的團隊給實驗豚鼠植入了一種叫做agouti的基因，這種基因除了會讓豚鼠的毛色變為黃色，還會使它們容易患上肥胖症和糖尿病。實驗把攜帶這種基因的懷孕豚鼠分為兩組：一組餵食富含葉酸和維生素B12的飲食；另一組則沒有額外補充這些B族維生素。

B族維生素的作用正是甲基供體——它們可以使甲基更頻繁地與豚鼠胚胎的基因結合，從而調控豚鼠幼崽的基因。結果，飲食中富含B族維生素的那組母鼠生育出毛色為棕色的幼崽，而且體重正常，不易患糖尿病。不需要改變基因，只需要提供正確的營養素，這些小豚鼠的健康狀況就如此不同。這是營養影響基因調控的一個有力證明。

餵食富含B族維生素的飲食後，帶有agouti基因的肥胖黃色母鼠產下體重正常的棕色幼崽

已經有足夠的證據說明，環境確實會通過表觀遺傳作用開啟或關閉基因。而「飲食」，更確切地說，飲食中包含的營養素，正是非常重要的環境因素。對基因的調控不當，比如低甲基化，會導致各種慢性疾病的發生。甲基化失衡也是腫瘤發生的表觀遺傳標記之一【4】。

造成低甲基化的原因之一就是甲基化的原材料不足。這些原材料，也叫「甲基供體」，包括葉酸，維生素B12，膽鹼（一種B族維生素複合物），omega-3脂肪酸，以及多種礦物質和必需氨基酸。

在DNA複製的過程中，有大量負責「校對」的酶保證幾乎完美的「字元」複製，但對於基因標記的複製，就不那麼完美了。

除了 年紀增長 會增加標記複製時出錯的概率，製造「標記」所需的 原材料不足，當然也會造成標記複製不完美。這也合理地解釋了，為什麼年長或營養狀況不佳（男女都包括）的情況下生育後代，孩子罹患孤獨症，雙相情感障礙或精神分裂症的風險會上升。

而哪些食物富含「甲基供體」呢？

—— 動物內臟，貝類，蛋類，蔬菜。

除了營養之外的環境因素，還包括長期慢性壓力，炎症等。高糖飲食會上調炎症反應蛋白，反過來造成甲基化失衡。

06 結語

野獸生活曾經從考古學和人類學方面闡釋低碳水飲食的合理性。《深度營養》又提供了一個全新的視角，從最根本的基因層面，解釋了為什麼 提供豐富營養的飲食 ，對我們的健康，包括我們後代的健康，是如此的重要。

那些贏得了「基因彩票」的幸運兒，並不是因為他們有更多的「優秀」基因，而是因為他們的基因得到了最合理的調控。吃正確的、富含「甲基供體」的食物。

而你，也可以通過合理調控自己的基因，改變自己的健康狀態，以及下一代、下下代人的健康。

下一篇，我們會告訴你：如何攝取營養豐富、富含甲基供體的食物？這些食物，就是前兩期提過的——「人類飲食」，下一期中會有更詳細的介紹，請持續關注。

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參考文獻：

【1】http://www.slashfilm.com/nasa-2012-absurd-scifi-movie-gattaca-plausible/

【2】悉達多·穆克吉，《基因傳：眾生之源》，中信出版集團

【3】 http://content.time.com/time/subscriber/article/0,33009,1952313-1,00.html

【4】 https://en.wikipedia.org/wiki/DNA_methylation_in_cancer