غذایی که می‌خورید، می‌تواند ژن‌های شما را از نو برنامه‌ریزی کند

مردم معمولاً درمورد غذا به‌عنوان کالری، انرژی و چیزی که موجب زنده نگه‌داشتن آن‌ها می‌شود، فکر می‌کنند. اگرچه، آخرین شواهد علمی نشان می‌دهد که غذاها با ژنوم ما نیز «صحبت می‌کنند». ژنوم برنامه‌ی ژنتیکی‌ای است که نحوه عملکردهای بدن را تا سطح سلولی هدایت می‌کند. این ارتباط بین غذا و ژن‌ها ممکن است بر سلامتی، فیزیولوژی و طول عمر شما اثر بگذارد.

این ایده که غذا پیام‌های مهمی را به ژنوم یک حیوان می‌رساند، تمرکز حوزه‌ای از علم به نام ژنومیک تغذیه‌ای یا نوتریژنومیکس است. این رشته علمی هنوز در ابتدای راه خود قرار دارد و بسیاری از سوالات هنوز جوابی ندارند. با‌این‌حال، پژوهشگران در این زمینه که اجزای غذا چگونه بر ژنوم اثر می‌گذارند، دانش زیادی کسب کرده‌اند.

مونیکا داس (نویسنده مطلب)، دانشیار زیست‌شناسی سلولی و مولکولی در دانشگاه میشیگان، در تلاش برای درک بهتر این موضوع که پیام‌های غذایی چگونه بر زیست‌شناسی ما اثر می‌گذارند، تعاملات میان غذا، ژن‌ها و مغز را مطالعه می‌کند. تلاش دانشمندان برای رمزگشایی از این انتقال اطلاعات می‌تواند روزی به زندگی سالم‌تر و شادتر برای همه ما منجر شود. اما تا آن زمان، ژنومیک تغذیه‌ای حداقل یک حقیقت مهم را آشکار کرده است: ارتباط ما با غذا بسیار نزدیک‌تر از چیزی است که قبلاً فکر می‌کردیم.

تعامل میان غذا و ژن

اگر این ایده که غذا می‌تواند با ایجاد تعامل با ژنوم‌ فرایندهای زیستی را هدایت کند، عجیب به‌نظر می‌رسد، برای تأیید و پیدا کردن نمونه کاملی از این پدیده، کافی است نگاهی به کندوی زنبور عسل بیندازید.

زنبورهای کارگر بی‌وقفه کار می‌کنند، عقیم هستند و فقط چند هفته عمر می‌کنند. ملکه زنبورعسل درون کندو می‌ماند، چند سال عمر می‌کند و باروری او چنان قوی است که کل کلنی را به دنیا می‌آورد. باوجوداین، زنبورهای کارگر و زنبور ملکه ازنظر ژنتیکی موجودات مشابهی هستند. آن‌ها به دلیل غذایی که می‌خورند، به دو شکل مختلف از حیات تبدیل می‌شوند.

ملکه زنبور عسل از ژل رویال تغذیه می‌کند، اما زنبورهای کارگر از شهد و گرده تغذیه می‌کنند. هر دو غذا انرژی تأمین می‌کنند اما ژل رویال ویژگی دیگری نیز دارد: مواد مغذی موجود در آن می‌تواند قفل دستورالعمل‌های ژنتیکی برای ساخت آناتومی فیزیولوژی ملکه زنبور عسل را بگشاید.

بنابراین، غذا چگونه به دستورالعمل‌های زیستی ترجمه می‌شود؟ به یاد داشته باشید که غذا از درشت‌مغذی‌ها تشکیل شده است. درشت‌مغذی‌ها شامل کربوهیدرات‌ها (یا قندها)، پروتئین‌ها و چربی می‌شوند. غذا همچنین حاوی ریزمغذی‌هایی مانند ویتامین‌ها و مواد معدنی است. این ترکیبات و محصولات حاصل از تجزیه آن‌ها می‌توانند کلیدهای ژنتیکی را که در ژنوم قرار دارند، روشن کنند. مانند کلیدهایی که شدت نور درون خانه شما را کنترل می‌کنند، کلیدهای ژنتیکی تعیین می‌کنند که از یک محصول ژنی خاص چقدر تولید شود. به‌عنوان مثال، ژل رویال حاوی ترکیباتی است که کنترلگرهای ژنتیکی را فعال می‌کند تا اندام‌های ملکه را تولید و توانایی تولیدمثل او را حفظ کنند.

در انسان و موش، محصولات جانبی اسید آمینه‌ی متیونین که در گوشت و ماهی فراوان است، روی کلیدهای ژنتیکی که برای رشد و تقسیم سلول مهم هستند، تأثیر می‌گذارند. همچنین، ویتامین C با محافظت از ژنوم دربرابر آسیب اکسیداتیو در حفظ سلامت ما نقش دارد. این ویتامین همچنین فعالیت مسیرهای سلولی را که می‌توانند درصورت آسیب دیدن، ژنوم را ترمیم کنند، تقویت می‌کند.

بسته به نوع اطلاعات تغذیه‌ای، کنترل‌های ژنتیکی که فعال می‌شوند و سلولی که آن‌ها را دریافت می‌کند، پیام‌های موجود در غذا می‌تواند بر تندرستی، خطر بیماری و حتی طول عمر تأثیر بگذارد؛ اما توجه به این نکته مهم است که تا به امروز، بیشتر این گونه مطالعات در مدل‌های حیوانی مانند زنبورهای عسل انجام شده است.

جالب اینکه توانایی مواد مغذی برای تغییر جریان اطلاعات ژنتیکی می‌تواند در طول نسل‌ها امتداد پیدا کند. مطالعات نشان می‌دهند که در انسان‌ها و حیوانات، رژیم غذایی پدربزرگ و مادربزرگ بر فعالیت کلیدهای ژنتیکی و خطر بیماری و مرگ‌و‌میر نوه‌ها اثر می‌گذارد.

علت و معلول

یکی از جنبه‌های جالب تفکر درمورد غذا به‌عنوان یک نوع اطلاعات زیستی این است که معنای جدیدی به ایده زنجیره غذایی می‌دهد. درواقع، اگر بدن ما تحت‌تأثیر آنچه که خورده‌ایم، قرار داشته باشد (تا سطح مولکولی)، آنچه که غذای ما می‌خورد نیز می‌تواند بر ژنوم ما اثر داشته باشد. برای مثال، شیر گاوهای تغذیه‌شده با علوفه، نسبت به شیر گاوهایی که با غلات تغذیه شده‌اند، مقدار و انواع متفاوتی از اسیدهای چرب و ویتامین‌های C و A را دارد. بنابراین، وقتی انسان‌ها این انواع مختلف شیر را می‌نوشند، سلول‌های آن‌ها نیز پیام‌های تغذیه‌ای متفاوتی را دریافت می‌کنند.

به‌طور مشابه، رژیم غذایی مادر شیرده سطح اسیدهای چرب و نیز ویتامین‌هایی مانند B6، B12 و فولات موجود در شیر او را تغییر می‌دهد. این مسئله می‌تواند نوع پیام‌های تغذیه‌ای را که به کلیدهای ژنتیکی کودک می‌رسد، تغییر دهد، اگرچه هنوز تأثیر احتمالی آن بر رشد کودک مشخص نیست.

همچنین، شاید بدون اینکه بدانیم، ما نیز بخشی از این زنجیره غذایی باشیم. غذایی که می‌خوریم، فقط با کلیدهای ژنتیکی درون سلول‌های ما ارتباط ندارد، بلکه بر میکروارگانیسم‌هایی که درون روده، پوست و مخاط ما زندگی می‌کنند نیز اثر دارد. برای مثال، در موش‌ها تجزیه اسیدهای چرب کوتاه‌زنجیر توسط باکتری‌های روده، سطح سروتونین را تغییر می‌دهد. سروتونین پیام‌رسانی شیمیایی است که مواردی مانند خلق‌و‌خو، اضطراب و افسردگی را تنظیم می‌کند.

افزودنی‌ها و بسته‌بندی مواد غذایی

مواد افزوده‌شده به غذا نیز می‌توانند جریان اطلاعات ژنتیکی درون سلول‌ها را تغییر دهند.

نان‌ها و غلات با فولات (ویتامین B9) غنی می‌شوند تا از نقایص مادرزادی ناشی از کمبود این ماده مغذی پیشگیری کنند. اما برخی از دانشمندان تصور می‌کنند سطوح بالای فولات در نبود سایر ریزمغذی‌های طبیعی مانند ویتامین B12 می‌تواند در شیوع بالاتر سرطان روده بزرگ در کشورهای غربی نقش داشته باشد و احتمالاً با تحت‌تأثیر قرار دادن مسیرهای ژنتیکی کنترل‌کننده رشد، موجب این امر می‌شود.

این مسئله می‌تواند در رابطه‌ با مواد شیمیایی موجود در بسته‌بندی مواد غذایی نیز صادق باشد. بیسفنول ای یا BPA، ترکیبی که در پلاستیک یافت می‌شود، کلیدهای ژنتیکی را در پستانداران فعال می‌کند که برای رشد‌و‌نمو و باروری حیاتی هستند. برخی از پژوهشگران حدس می‌زنند که هم در انسان‌ها و هم در مدل‌های حیوانی، BPA با افزایش احتمال روشن‌ شدن کلیدهای ژنتیکی، بر سن تمایز جنسی اثر می‌گذارد و باروری را کاهش می‌دهد.

همه این مثال‌ها به این احتمال اشاره دارند که اطلاعات ژنتیکی موجود در غذا نه‌تنها از ترکیب مولکولی آن (اسیدهای آمینه، ویتامین‌ها و موارد مشابه) بلکه از سیاست‌های اقتصادی، زیست‌محیطی و کشاورزی یک کشور یا قفدان این سیاست‌ها ناشی می‌شود.

دانشمندان به‌تازگی رمزگشایی از این پیام‌های غذایی ژنتیکی و نقش آن‌ها در سلامت و بیماری را آغاز کرده‌اند. آن‌ها هنوز نمی‌دانند که مواد مغذی دقیقاً چگونه روی کلیدهای ژنتیکی عمل می‌کنند، قوانین ارتباطی آن‌ها چیست و رژیم‌های غذایی نسل‌های گذشته چگونه روی فرزندان اثر دارند. بسیاری از این مطالعات تاکنون فقط روی مدل‌های حیوانی انجام شده‌اند و هنوز موارد زیادی در زمینه‌ی پیامدهای تعاملات میان غذا و ژن‌ها برای انسان‌ها باید مورد بررسی قرار گیرد. با‌این‌حال، آنچه واضح است این است که کشف اسرار ژنومیک تغذیه‌ای احتمالاً جوامع و نسل‌های حال و آینده را توانمند خواهد کرد.