除了卡路里和营养，食物还带有塑造你的基因蓝图。 Maskot通过Getty Images
人们通常认为食物是卡路里、能量和食物。 然而，最新的证据表明，食物也会与我们的基因组“对话”，而基因组是指导身体功能的基因蓝图，直至细胞水平。
食物和基因之间的这种交流可能会影响您的 健康、生理和长寿. 食物向动物基因组传递重要信息的想法是一个被称为 营养基因组学. 这是一门仍处于起步阶段的学科，许多问题仍然笼罩在神秘之中。 然而，我们的研究人员已经了解了很多关于如何 食物成分影响基因组.
我是一个 分子生物学家 谁 研究相互作用 食物中, 基因 和 大脑 为了更好地了解食物信息如何影响我们的生物学。 科学家们为破译这种信息传输所做的努力有朝一日可能会为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：我们与食物的关系比我们想象的要亲密得多。
食物和基因的相互作用
如果食物可以通过与基因组相互作用来驱动生物过程的想法听起来令人惊讶，那么只要看看蜂箱就可以找到一个经过验证且完美的例子来说明这种情况如何发生。 工蜂不停地劳动，不育，只能活几周。 蜂王坐在蜂巢深处，寿命长达数年，繁殖力如此强大，她生下了整个蜂群。
然而，工蜂和蜂王在基因上是相同的生物。 它们成为两种不同的生命形式，因为 他们吃的食物. 蜂王开始盛宴 蜂王浆; 工蜂以花蜜和花粉为食。 这两种食物都提供能量，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 创造蜂王的解剖学和生理学。
那么食物是如何转化为生物指令的呢？ 请记住 食物由大量营养素组成. 这些包括碳水化合物——或糖——蛋白质和脂肪。 食物还含有微量营养素，如维生素和矿物质。 这些化合物及其分解产物可以触发 存在于基因组中的遗传开关.
营养基因组学领域旨在破译不同类型的食物如何向我们的细胞传递不同且重要的信息。 彼得·达兹利（Peter Dazeley）/通过Getty Images提供的图片库
就像控制家中光线强度的开关一样，基因开关决定了某种基因产物的产量。 例如，蜂王浆含有的化合物 激活基因控制器 形成女王的器官并维持她的生殖能力。 众所周知，在人类和小鼠中，肉类和鱼类中富含的氨基酸蛋氨酸的副产品会影响遗传表盘 对细胞生长和分裂很重要. 维生素 C 通过以下方式在保持我们健康方面发挥作用 保护基因组免受氧化损伤; 它还促进细胞通路的功能，如果基因组确实受损，可以修复它。
根据营养信息的类型、激活的基因控制和接收它们的细胞，食物中的信息可以影响 健康、疾病风险甚至寿命. 但重要的是要注意，迄今为止，这些研究中的大多数都是在动物模型中进行的，比如蜜蜂。
有趣的是，营养素改变遗传信息流动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 影响基因开关的活动以及孙辈的疾病风险和死亡率。
因果
将食物视为一种生物信息的一个有趣方面是它为食物链的概念赋予了新的含义。 事实上，如果我们的身体受到我们所吃的东西的影响——小到分子水平——那么我们所吃的“吃”的食物也会影响我们的基因组。 例如，与草饲牛的奶相比，谷饲牛的奶具有不同的数量和类型。 脂肪酸和维生素 C 和 A . 因此，当人类饮用这些不同类型的牛奶时，他们的细胞也会收到不同的营养信息。
同样，人类母亲的饮食会改变母乳中脂肪酸和维生素（如 B-6、B-12 和叶酸）的水平。 这可能会改变到达婴儿自身基因开关的营养信息的类型，尽管这是否对孩子的发育有影响目前尚不清楚。
来自动物的食物信息——例如牛奶——被传递给喝牛奶的人。 图片来源/DigitalVision 来自 Getty Images
而且，也许我们不知道，我们也是这条食物链的一部分。 我们吃的食物不仅会修补我们细胞中的基因开关，还可以修补细胞中的基因开关。 生活在我们肠道、皮肤和黏膜中的微生物. 一个引人注目的例子：在老鼠身上，肠道细菌分解短链脂肪酸 改变血清素水平，一种调节情绪、焦虑和抑郁等过程的大脑化学信使。
食品添加剂和包装
食物中添加的成分也可以改变细胞内遗传信息的流动。 面包和谷物 富含叶酸 以防止因缺乏这种营养素而引起的出生缺陷。 但一些科学家假设高水平的叶酸 在没有其他天然存在的微量营养素的情况下 例如维生素 B-12 可能导致西方国家结肠癌的发病率较高，可能是通过影响 控制生长的遗传途径.
食品包装中的化学物质也可能如此。 双酚 A，或 BPA，一种在塑料中发现的化合物， 打开基因表盘 在对发育至关重要的哺乳动物中， 生长和生育. 例如，一些研究人员怀疑， 在人类和动物模型中, BPA 通过使基因开关更有可能打开来影响性别分化的年龄并降低生育能力。
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，或者缺乏遗传资源。他们。
科学家们直到最近才开始解读这些遗传食物信息及其在健康和疾病中的作用。 我们的研究人员仍然不确切地知道营养素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。 迄今为止，这些研究中有许多只在动物模型中进行，关于食物和基因之间的相互作用对人类意味着什么，还有很多工作要做。
不过很清楚的是，解开营养基因组学的奥秘很可能会增强现在和未来的社会和世代的能力。
关于作者
莫妮卡杜斯，分子、细胞和发育生物学助理教授， 密歇根大学医学院
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