除了卡路里和營養，食物還帶有塑造你的基因藍圖。 Maskot通過Getty Images
人們通常認為食物是卡路里、能量和食物。 然而，最新的證據表明，食物也會與我們的基因組“對話”，而基因組是指導身體功能下降到細胞水平的基因藍圖。
食物和基因之間的這種交流可能會影響您的 健康、生理和長壽. 食物向動物基因組傳遞重要信息的想法是一個被稱為 營養基因組學. 這是一門仍處於起步階段的學科，許多問題仍然籠罩在神秘之中。 然而，我們的研究人員已經了解了很多關於如何 食物成分影響基因組.
我是一個 分子生物學家 誰 研究相互作用 食物中, 基因 和 大腦 為了更好地了解食物信息如何影響我們的生物學。 科學家們為破譯這種信息傳輸所做的努力有朝一日可能會為我們所有人帶來更健康、更幸福的生活。 但在那之前，營養基因組學至少揭示了一個重要事實：我們與食物的關係比我們想像的要親密得多。
食物和基因的相互作用
如果食物可以通過與基因組相互作用來驅動生物過程的想法聽起來令人驚訝，那麼只要看看蜂箱就可以找到一個經過驗證且完美的例子來說明這種情況是如何發生的。 工蜂不停地勞動，不育，只能活幾週。 蜂王坐在蜂巢深處，壽命長達數年，繁殖力如此強大，她生下了整個蜂群。
然而，工蜂和蜂王在基因上是相同的生物。 它們成為兩種不同的生命形式，因為 他們吃的食物. 蜂王開始盛宴 蜂王漿; 工蜂以花蜜和花粉為食。 這兩種食物都提供能量，但蜂王漿還有一個額外的功能： 它的營養成分可以解開基因指令 創造蜂王的解剖學和生理學。
那麼食物是如何轉化為生物指令的呢？ 請記住 食物由大量營養素組成. 這些包括碳水化合物——或糖——蛋白質和脂肪。 食物還含有微量營養素，如維生素和礦物質。 這些化合物及其分解產物可以觸發 存在於基因組中的遺傳開關.
營養基因組學領域旨在破譯不同類型的食物如何向我們的細胞傳遞不同且重要的信息。 彼得·達茲利（Peter Dazeley）/通過Getty Images提供的圖片庫
就像控製家中光線強度的開關一樣，基因開關決定了某種基因產物的產量。 例如，蜂王漿含有的化合物 激活基因控制器 形成女王的器官並維持她的生殖能力。 眾所周知，在人類和小鼠中，肉類和魚類中富含的氨基酸蛋氨酸的副產品會影響遺傳錶盤 對細胞生長和分裂很重要. 維生素 C 通過以下方式在保持我們健康方面發揮作用 保護基因組免受氧化損傷; 它還促進細胞通路的功能，如果基因組確實受損，可以修復它。
根據營養信息的類型、激活的基因控制和接收它們的細胞，食物中的信息可以影響 健康、疾病風險甚至壽命. 但重要的是要注意，迄今為止，這些研究中的大多數都是在動物模型中進行的，比如蜜蜂。
有趣的是，營養素改變遺傳信息流動的能力可以跨越幾代人。 研究表明，在人類和動物中， 祖父母的飲食 影響基因開關的活動以及孫輩的疾病風險和死亡率。
因果
將食物視為一種生物信息的一個有趣方面是它為食物鏈的概念賦予了新的含義。 事實上，如果我們的身體受到我們所吃的東西的影響——小到分子水平——那麼我們所吃的“吃”的食物也會影響我們的基因組。 例如，與草飼牛的奶相比，谷飼牛的奶具有不同的數量和類型。 脂肪酸和維生素 C 和 A . 因此，當人類飲用這些不同類型的牛奶時，他們的細胞也會收到不同的營養信息。
同樣，人類母親的飲食會改變母乳中脂肪酸和維生素（如 B-6、B-12 和葉酸）的水平。 這可能會改變到達嬰兒自身基因開關的營養信息的類型，儘管這是否對孩子的發育有影響目前尚不清楚。
來自動物的食物信息——例如牛奶——被傳遞給喝牛奶的人。 圖片來源/DigitalVision 來自 Getty Images
而且，也許我們不知道，我們也是這條食物鏈的一部分。 我們吃的食物不僅會修補我們細胞中的基因開關，還可以修補細胞中的基因開關。 生活在我們腸道、皮膚和黏膜中的微生物. 一個引人注目的例子：在老鼠身上，腸道細菌分解短鏈脂肪酸 改變血清素水平，一種調節情緒、焦慮和抑鬱等過程的大腦化學信使。
食品添加劑和包裝
食物中添加的成分也可以改變細胞內遺傳信息的流動。 麵包和穀物 富含葉酸 以防止因缺乏這種營養素而引起的出生缺陷。 但一些科學家假設高水平的葉酸 在沒有其他天然存在的微量營養素的情況下 例如維生素 B-12 可能導致西方國家結腸癌的發病率較高，可能是通過影響 控制生長的遺傳途徑.
食品包裝中的化學物質也可能如此。 雙酚 A，或 BPA，一種在塑料中發現的化合物， 打開基因錶盤 在對發育至關重要的哺乳動物中， 生長和生育. 例如，一些研究人員懷疑， 在人類和動物模型中, BPA 通過使基因開關更有可能打開來影響性別分化的年齡並降低生育能力。
所有這些例子都表明，食物中的遺傳信息可能不僅來自其分子組成——氨基酸、維生素等——還來自一個國家的農業、環境和經濟政策，或者缺乏遺傳資源。他們。
科學家們直到最近才開始解讀這些遺傳食物信息及其在健康和疾病中的作用。 我們的研究人員仍然不確切地知道營養素如何作用於基因開關，它們的交流規則是什麼，以及過去幾代人的飲食如何影響他們的後代。 迄今為止，這些研究中有許多只在動物模型中進行，關於食物和基因之間的相互作用對人類意味著什麼，還有很多工作要做。
不過很清楚的是，解開營養基因組學的奧秘很可能會增強現在和未來的社會和世代的能力。
關於作者
莫妮卡杜斯，分子、細胞和發育生物學助理教授， 密西根大學醫學院
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