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人们通常认为食物代表的是卡路里、能量和营养物质。然而，最新的证据表明，食物也会与我们的基因组“对话”，而基因组是在细胞水平指导身体功能的基因蓝图。
食物和基因之间的交流可能会影响你的健康、生理和寿命。食物向动物基因组传递重要信息的这一观点，是营养基因组学领域关注的焦点。这是一门仍处于研究起步阶段的学科，许多问题仍笼罩在神秘之中。不过我们的研究人员已经了解了很多关于食物成分影响基因组的相关知识。
我是一名分子生物学家，研究食物、基因和大脑之间的相互作用，努力更好地理解食物信息如何影响我们的生物学。科学家在努力破译这种信息传输，有一天会给我们所有人带来更健康、更幸福的生活。但在那之前，营养基因组学至少揭示了一个重要事实:我们与食物的关系远比我们想象的更亲密。
食物与基因的相互作用
食物可以通过与基因组的相互作用来驱动生命过程，如果这一想法听起来令人震惊，那么人们只需看看蜂窝，就可以找到一个已证实的完美例子来说明这是如何发生的。工蜂不育，它们不停地工作，且只能存活几个星期。蜂王位于蜂巢深处，寿命长达数年，繁殖力极强，能产下整个蜂群。
然而，工蜂和蜂王在基因上是相同的生物。因为所吃食物的差异，他们发展成了两种不同的生命形式。蜂王享用蜂王浆，工蜂则以花蜜和花粉为食。这两种食物都能提供能量，但蜂王浆还有一个额外的功能：它的营养成分可以解开基因指令，创造出属于蜂王的解剖结构和生理特征。
那么食物是如何被“翻译”成生物指令的呢？众所周知，食物是由大量营养素组成的。其中包括碳水化合物（或糖类）、蛋白质和脂肪。食物还含有微量营养素，如维生素和矿物质。这些化合物和它们的分解产物可以触发存在于基因组中的基因开关。
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就像控制你房间光线强度的开关一样，基因开关决定了某种基因产物的表达量。例如，蜂王浆含有的化合物能激活基因控制器，以形成蜂王独有的器官并维持她的生殖能力。在人类和小鼠中，富含于肉类和鱼类中的甲硫氨酸的副产品，已知会影响对细胞生长和分裂至关重要的基因转盘。维生素C通过保护基因组免受氧化损伤来保持我们的健康；它还促进细胞通路的功能，如果基因组受损，细胞通路可以修复基因组。
根据营养信息的类型、营养物质所激活的基因控制和接收营养的细胞，食物中的信息可以影响到人的健康、疾病风险甚至寿命。但重要的是，我们应注意到，迄今为止，这些研究大多是以动物模型为基础进行的（比如蜜蜂）。
有趣的是，营养物质改变遗传信息传递的能力可以跨越几代人。研究表明，在人类和动物中，祖父母的饮食会影响基因开关的活跃性以及孙辈的疾病风险和死亡率。
因果关系
有趣的一点是，将食物视为一种生物信息，赋予了食物链新的内涵。事实上，如果我们所吃的东西影响到我们的身体，直至分子水平，那么我们吃的食物所“吃”的东西也会影响我们的基因组。例如，与食草牛的牛奶相比，喂食谷物的牛的牛奶含有不同类型和含量的脂肪酸和维生素C和A。因此，当人类喝这些不同类型的牛奶时，他们的细胞也接收到了不同的营养信息。
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类似地，人类母亲的饮食会改变母乳中的脂肪酸和维生素(如B-6、B-12和叶酸)的水平。这可能会改变影响婴儿自身基因开关的营养信息的类型，尽管目前还不知道，这是否会对儿童的发育产生影响。
也许我们不知道，我们也是这个食物链的一部分。我们吃的食物不仅影响了我们细胞中的基因开关，还改变了我们肠道、皮肤和粘膜中微生物的基因开关。一个显著的例子是:在小鼠中，肠道细菌对短链脂肪酸的分解改变了体内血清素的水平。血清素是一种大脑化学信使，可以调节情绪、焦虑和抑郁等过程。
食品添加剂和外包装
食物中的添加剂也会改变细胞内遗传信息的传递。面包和谷物富含叶酸，能防止叶酸不足导致的婴儿出生缺陷。但一些科学家假设，在西方国家，在缺乏其他天然微量营养素（如维生素B-12）的情况下，高水平含量的叶酸可能会导致结肠癌的发病率较高，原因可能是大量的叶酸会影响控制生长的遗传途径。
食品包装中的化学物质也可能起到这样的作用。双酚A或BPA是一种在塑料中发现的化合物，它开启了哺乳动物中对发育、生长和生育能力至关重要的基因的表达。例如，一些研究人员怀疑，BPA在人类和动物模型中都会影响性别分化的年龄，并通过使基因开关更容易开启来降低生育能力。
所有这些例子都表明，食物中的遗传信息可能不仅来自于其分子组成（氨基酸、维生素等），还来自一个国家的农业、环境和经济政策（或者缺乏这些政策）。
科学家们最近才开始破译这些食物的基因信息，及其在健康和疾病中的作用。我们研究人员仍然不知道营养物质如何作用于基因开关，它们的交流规则是什么，以及过去几代人的饮食如何影响他们的后代。到目前为止，许多研究只是在动物模型中进行的，至于食物和基因之间的相互作用对人类的意义，还有待解决。
不过，有一点是清楚的，揭开营养基因组学的神秘面纱可能会让现在和未来的社会和几代人受益。
撰文：Monica Dus，密歇根大学分子、细胞和发育生物学助理教授。
翻译：魏书豪
审校：郭晓
引进来源：Theconversation
本文来自：中国数字科技馆
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