儉約的基因，奢侈的口味：能合成更多omega-3與omega-6脂肪酸，是優點或缺點乎？

我們的大腦是個非常神奇的器官。他大約重1.3到1.4公斤，約有一千億個神經元，每個神經元都向外觸及其他一千顆（老鼠大約只有十分之一的連結）。由於每個神經元都和另外的一千顆有接觸（而且這一千顆並不一定在旁邊），使得腦子所有的部位都能保持密切聯繫(1)。

既然每一顆神經元都要跟另外的一千顆有聯繫，神經元是否能正常的成長就很重要了。過去曾發現兩種長鏈多不飽和脂肪酸(long-chain polyunsaturated fatty acids, LC-PUFA)，DHA (docosahexaenoic acid, 屬於omega-3脂肪酸）與AA (arachidonic acid, 花生四烯酸，屬於omega-6脂肪酸)，對神經元的成長很重要(2)。

雖然DHA與AA對神經元的成長很重要，但是我們並不能用簡單的原料（如2碳的乙烯輔酶A）去合成它們。我們只能用ALA (alpha-linolenic acid)與LA (linoleic acid 亞麻油酸)來合成DHA與AA。也就是因為這樣，所以我們一定要從飲食中取得ALA以及亞麻油酸，或者直接攝取DHA與花生四烯酸也可以。

如果是攝取ALA與亞麻油酸，由於它們只有18個碳，但是DHA為22個碳，而花生四烯酸則有20個碳，所以由18碳到20-22碳會需要延長(elongation)碳鏈以及加入雙鍵（去飽和反應，desaturation）。這其中，將雙鍵加入五號碳和六號碳的酵素FADS1與FADS2，是這一整條合成途徑的速率限制步驟。

omega-3 (N3)與omega-6(N6)脂肪酸的合成。在方格裡的20:4是花生四烯酸，
22:6是DHA。FADS1為Δ5D，FADS2為Δ6D。
圖片來源：Linus Pauling Institute

FADS1與FADS2這兩個基因以頭對頭的方式座落在人類的第十一條染色體上。最近的研究發現，這兩個基因在人類的演化史上曾出現過變異。兩種主要的變異型A與D，其中D使得酵素FADS1的表現量上昇。研究團隊發現，具有D變異型的人，合成DHA與花生四烯酸的能力，明顯地比A變異型的人要好很多(3,4)。

研究團隊分析發現，兩種變異型出現的時間都小於50萬年；而D變異型與原來的基因差異較大，而且大部分的現代人都具有D變異型。

由於D變異型可以合成更多的DHA以及花生四烯酸，且這些omega-3與omega-6脂肪酸可刺激神經元的發育，研究團隊認為這個基因變異，使得現代人即使在飲食中未取得DHA與花生四烯酸（這兩種脂肪酸要從動物中取得，尤其是DHA要從海魚中獲取），還是可以經由亞麻油酸與ALA（這兩種脂肪酸可由植物中取得）來合成足夠的DHA與花生四烯酸。

由於現代人與尼安德塔人(Neanderthals)在演化上分道揚鑣的時間大約就在50萬年前，研究團隊認為，D變異型在現代人的基因中出現，是否提供了現代人在大腦發育上的優勢呢？由於具有D變異型基因的人可以在打不到獵物的狀況下，靠著採集到的果實、塊莖等食物所提供的亞麻油酸與ALA，仍能合成足夠的DHA與花生四烯酸；這是否代表他們在歷史的智力競賽中取得較佳的優勢呢？

由於大部分的現代人都具有D變異型，因此可以說具有這種變異的人的確在演化上有優勢；但是這個基因變異到了20世紀，似乎成了一個劣勢。

怎麼說呢？原來體內有較高的omega-6脂肪酸（如：花生四烯酸）會造成前發炎性二十碳烯酸(proinflammatory eicosanoids)的合成

前發炎性二十碳烯酸(proinflammatory eicosanoids)的合成。可以看到，
他們都是由花生四烯酸(AA)來合成的。圖片來源：維基百科。

這些前發炎性二十碳烯酸的功能包括血管收縮以及血栓形成，提高了心臟病和中風的風險。

所以，原本在演化上，FADS1與FADS2基因的D變異型，因為可以在儉約飲食狀況下仍能讓我們神經元發育良好，因此有了優勢；但是到了現代，卻因為飲食中動物性食物不虞匱乏反而成了一種缺點。

或許，這個研究結果，也是在提醒我們，我們在數十萬、數百萬年的演化長流中，演化出的儉約基因(thrifty genes)，真的不適合20世紀中葉以來的奢侈口味；『享福了福，福盡悲來』，清平致福，八分飽才是王道，不是嗎？

參考資料：
1. 奇普‧沃特著。2011.重返人類演化現場.漫遊者出版.
2. Darios, F., and Davletov, B. 2006. Omega-3 and omega-6 fatty acids stimulate cell membrane expansion by acting on syntaxin 3. Nature 440, 813-817.
3. Genetic adaptation of fat metabolism key to development of human brain.
4. Ameur, A., Enroth, S., Johansson, A., Zaboli, G., Igl, W., Johansson, A.C.V., Rivas, M.A., Daly, M.J., Schmitz, G., Hicks, A.A., Meitinger, T., Feuk, L., van Duijn, C., Oosta, B., Pramstaller, P.P., Rudan, I., Wright, A.F., Wilson, J.F., Campbell, H., and Gyllensten, U. 2012. Genetic adaptation of fatty-acid metabolism: a human-specific haplotype increasing the biosynthesis of long-chain omega-3 and omega-6 fatty acids. The American Journal of Human Genetics. 90: 1-12.