Обикновено хората мислят за храната като за калории, енергия и храна. Но последните данни показват, че храната също така „говори“ и с нашия геном, който е генетичният план, определящ функционирането на организма до клетъчно ниво.

Тази комуникация между храната и гените може да повлияе на вашето здраве, физиология и продължителност на живота. Идеята, че храната предава важни послания към генома на животното, е в центъра на вниманието на областта, известна като нутригеномика.

Тази дисциплина все още е в начален стадий и много въпроси остават обвити в мистерия. Въпреки това, ние като изследователи вече научихме много за това как хранителните компоненти влияят на генома.

Аз съм молекулярен биолог, изучаващ взаимодействията между храната, гените и мозъка в опит да разбера по-добре как хранителните съобщения влияят на нашата биология. Усилията на учените да дешифрират това предаване на информация може един ден да доведат до по-здравословен и щастлив живот за всички нас.

Но досега нутригеномиката не е разкрила поне един важен факт: връзката ни с храната е много по-близка, отколкото можем да си представим.

Взаимодействието на храната и гените

Ако идеята, че храната може да контролира биологичните процеси чрез взаимодействие с генома, звучи невероятно, тогава за да намерите доказан и перфектен пример за това как се случва това, просто погледнете пчелния кошер. Пчелите работнички работят нон-стоп, стерилни са и живеят само няколко седмици.

Пчелната майка, която седи в дълбините на кошера, има живот, който продължава с години, а плодовитостта и е толкова голяма, че ражда цяла колония.

И все пак пчелите работнички и пчелната майка са генетично идентични организми. Те се превръщат в две различни форми на живот поради храната, която ядат. Пчелната майка се храни с пчелно млечице, докато пчелите работнички се хранят с нектар и цветен прашец.

И двата продукта осигуряват енергия, но пчелното млечице има допълнителното свойство, че неговите хранителни вещества могат да отключат генетичните инструкции за създаване на анатомията и физиологията на пчелната майка.

Как храната се превръща в биологични инструкции? Не забравяйте, че храната се състои от макроелементи. Те включват въглехидрати (или захари), протеини и мазнини.

Храната съдържа и микроелементи като витамини и минерали. Тези съединения и техните разпадни продукти могат да предизвикат генетични превключватели, които се намират в генома.

Подобно на превключвателите, които контролират светлината във вашия дом, генетичните превключватели определят колко от даден генен продукт се произвежда. Пчелното млечице, например, съдържа съединения, които активират генетичните контролери, за да образуват органите на кралицата и да поддържат нейната репродуктивна способност.

При хора и мишки е известно, че страничните продукти на аминокиселината метионин, които се намират в изобилие в месото и рибата, влияят на генетичните часовници, важни за растежа и деленето на клетките.

А витамин С играе роля в поддържането на нашето здраве, като защитава генома от окислително увреждане; той също така насърчава клетъчните пътища, които могат да поправят генома, ако той се повреди.

В зависимост от типа информация за храната, активирания генетичен контрол и клетката, която го получава, съобщенията, съдържащи се в храната, могат да повлияят на благосъстоянието, риска от заболяване и дори продължителността на живота. Но е важно да се отбележи, че досега повечето от тези изследвания са правени на животински модели, като пчели.

Интересно е, че способността на хранителните вещества да променят потока от генетична информация може да се простира в продължение на няколко поколения. Изследванията показват, че при хората и животните диетата на бабите и дядовците влияе върху активността на генетичните превключватели, риска от заболяване и смъртността на внуците.

Причина и следствие

Един от интересните аспекти на разглеждането на храната като вид биологична информация е, че тя дава ново значение на идеята за хранителна верига. Всъщност, ако тялото ни се влияе от това, което сме яли – до молекулярно ниво – тогава храната, която ядем, може да повлияе и на нашия геном.

Например, в сравнение с млякото на крави, хранени с трева, млякото от говеда, хранени със зърно, съдържа различни количества и видове мастни киселини и витамини С и А. Така че, когато човек пие тези различни видове мляко, клетките му също получават различни хранителни съобщения.

По същия начин диетата на майката на човек променя нивата на мастни киселини, както и витамини като B-6, B-12 и фолиева киселина, намиращи се в кърмата. Това може да промени вида на хранителните съобщения, достигащи до собствените генетични превключватели на детето, въпреки че в момента не е известно дали това засяга развитието му.

И може би ние също сме част от тази хранителна верига. Храната, която ядем, засяга не само генетичните превключватели в нашите клетки, но и микроорганизмите, които живеят в нашите черва, кожа и лигавици.

Един ярък пример: При мишки разграждането на късоверижни мастни киселини от чревните бактерии променя нивата на серотонин, химически пратеник, който регулира настроението, тревожността и депресията, наред с други процеси.

Хранителни добавки и опаковки

Съставките, добавени към храната, също могат да променят потока от генетична информация в клетките. Хлябът и зърнените храни са обогатени с фолиева киселина, за да се предотвратят вродени дефекти, причинени от липсата на това хранително вещество.

Но някои учени предполагат, че високите нива на фолиева киселина, в отсъствието на други естествени микроелементи, като витамин B-12, могат да допринесат за по-високи нива на рак на дебелото черво в западните страни, вероятно чрез засягане на генетичните пътища, които контролират растежа.

Може да бъде свързано и с химикали, намиращи се в опаковките на храни. Бисфенол А или BPA, съединение в пластмасата, включва генетични циферблати при бозайници, които са от решаващо значение за развитието, растежа и плодовитостта.

Например, някои изследователи подозират, че както при хора, така и при животински модели, BPA влияе върху възрастта на сексуална диференциация и намалява плодовитостта, като прави генетичните превключватели по-склонни да се включат.

Всички тези примери сочат възможността генетичната информация в храните да се дължи не само на техния молекулен състав – аминокиселини, витамини и други подобни – но и на селскостопанската, екологичната и икономическата политика на страната или липсата на такава.

Учените едва наскоро започнаха да дешифрират тези генетични хранителни послания и тяхната роля за здравето и болестите. Ние, изследователите, все още не знаем как точно хранителните вещества действат върху генетичните превключватели, какви са техните правила за комуникация и как диетите на миналите поколения влияят на тяхното потомство.

Много от тези проучвания досега са правени само на животински модели и остава много да се научи какво означава взаимодействието между храната и гените за хората.

Въпреки това е ясно, че разкриването на мистериите на нутригеномиката вероятно ще помогне както на настоящите, така и на бъдещите общества и поколения.

The Conversation

Моника Дус, доцент в катедра по молекулярна биология на развитието, Университет на Мичиган.