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曬太陽就能補充「維生素D」?還要在對的時間用對的方法才有效!

社團法人台灣國際生命科學會_96
・2018/01/19 ・3101字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 546 ・八年級

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  • 口述/李宏昌 副院長│台北醫學院醫學系學士,現任馬偕醫院副院長,曾任新竹馬偕醫院院長、馬偕醫院小兒科部主任。專長領域為小兒腸胃消化道疾病、小兒腹部超音波等。
  • 採訪撰稿/ILSI Taiwan 周怡姿副祕書長、陳怡伶專員

維生素D有「陽光維生素」之稱,人體能夠透過足夠的日曬自然合成維生素D,亦能藉由飲食攝取而得。若想要擁有強健的骨骼,除了注重鈣質的攝取,足夠的維生素D也是身體不可或缺的營養素!

本期 ILSI Taiwan 專欄採訪馬偕醫院李宏昌副院長,闡述人體獲取維生素D的新觀念,並呼籲大眾應更加積極正視維生素D的重要性。

想要強健骨骼,吃鈣不夠!同時也要攝取維生素D!

自從第三世界的佝僂症(rickets)[1] 確診導因於維生素D缺乏之後,維生素D就被列入營養教科書,成為大家琅琅上口的傳統營養素。維生素D也被暱稱為「陽光維生素」──透過日曬可以獲取維生素D,所以在台灣這個終年陽光普照的島嶼,一般人普遍並不擔心維生素D攝取不足。再加上台灣並非乳源豐沛之地,且大眾攝取乳製品的習慣仍待推廣和建立,因此在談論骨骼保健時,多是擔心鈣的攝取不夠,對維生素D的關注顯然少了許多。

這樣的認知,現今看來恐怕得來鳴笛示警、翻轉一下了!首先要強調的是,想要擁有強健的骨骼,光吃鈣是不夠的,得同時攝取維生素D才行!因為維生素D的存在能有效提升鈣的吸收達 60%,讓我們從飲食攝取到的鈣質穩穩地留在身體和骨骼之中。

維生素D 對保健的重要性,經常被國人忽略。 圖/ILSI Taiwan

再者,從食物營養含量的角度,一般人只要有如何從飲食中挑選鈣含量豐富的食物的概念,譬如多元的奶製品、傳統豆腐、深綠色蔬菜等,想要達到每日充足的鈣建議攝取量並不困難;但若欲攝取足夠的維生素D,這個挑戰便難上許多!由於許多維生素D含量高的食物,多半是台灣民眾較不常吃或份量吃不多的,譬如:深海魚類、動物肝臟、蛋黃、奶品、魚肝油、酵母、瘦肉等,青菜雖有但含量較低,無法從飲食中攝取足夠的維生D。雖說如此,在古代卻鮮少發生維生素D缺乏的症狀,主要是受惠於日曬陽光幫助人體自身合成維生素D3

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曬太陽合成維生素D,也要選對時間與方法!

曬太陽合成維生素D也是要挑選時間和方法的。圖/silviarita@pixabay

時空撥換至今日,現代人因為害怕陽光曝曬得到皮膚癌,也受醫美風潮強調美白的影響,外出必先塗抹防曬品,便將轉化先趨物成活性維生素D3的紫外線(UVB)給阻擋掉了。有些人也因此刻意避開日正當中的豔陽,改在清晨或傍晚曬太陽。

然而,科學卻告訴我們這樣的做法並無法兩全其美,因為製造維生素D3最好的 280 nm 波長的紫外線在清晨或傍晚幾乎都被大氣層吸收或折射掉了。而若想在房屋內或車窗內曬太陽也是徒勞無功的,因為此波長會被房屋或車窗的玻璃所吸收,對維生素D3的合成起不了作用。

若想仰賴日曬的方式讓身體合成維生素D,訣竅在於別在光影傾斜超過 45 度角以上曬,因為成效不彰,建議最佳的照射時間為上午 10 時到下午 3 點之間。而不同的膚色,日曬合成維生素D的效率也不同:膚色較深者相對於膚色較白者,需再延長 1.5 倍至 2 倍的時間。一個澳洲的研究建議,在未塗抹防曬品的情況下,於上午 10 點到下午 3 點日照較強的時段,每週 3 至 4 次將臉部、手臂及手掌日曬 10 至 15 分鐘,即可獲得足夠的維生素D(Samanek et al., 2006)。而在緯度高地區的冬天時,若只露出臉頰,則約需日曬 2 小時以上才能得到足夠的維生素D(Morley, 1989; Ryan, Eleazer, & Egbert, 1995)。

因此對於平日不易接觸到日曬的族群,似乎也更定位了維生素D就是所謂的 Vitamin ──「必須」透過飲食獲得或補充。

圖/ILSI Taiwan

臨床研究的證據指出,需重視維生素D不足的風險

台灣新光醫院、萬芳醫院以及雙和醫院的調查研究顯示,學齡兒童及青少年的國人有 51% 為維生素D缺乏(vitamin D deficiency),90.3% 為維生素D不足(vitamin D insufficiency)。新生兒的臨床醫學營養則率先呼籲關注嬰兒維生素D缺乏的議題:南北緯 32 度以上的國家在冬天時由於無法藉由日曬得到足夠的維生素D,再加上母親本身維生素D多半就不足,所以經由母乳哺餵的嬰兒也得不到足夠的維生素D。台灣雖然緯度較低,且一年四季幾乎陽光普照,但礙於風俗民情,嬰兒在未滿 3~4 個月之前通常是不會被帶出門的,母嬰能夠曬太陽的機會也很少。

在孕程臨床上,實證發現良好的維生素D補充,如:一天 4000 國際單位(International Unit, 簡稱 I.U.) ,能使早產機率降低一半!是以美國與台灣等先進國家的婦產科醫學會均建議婦女自懷孕第 2 期開始補充維生素D。台灣兒科醫學會也在 2016 年修訂最新的嬰兒哺育建議:純母乳哺育或部分母乳哺育的嬰兒,從新生兒開始每天給予 400 I.U. 口服維生素D。使用配方奶的嬰兒,若每日進食 1,000 毫升加強維生素D的配方奶,則相當於每天給予 400 I.U. 維生素D;若喝不到這個量則建議要再額外補充。此外,生活中所有維生素D的來源,包括陽光或其他加強維生素D的食物,都可以計入每日最低攝取量 400 I.U. 之中。

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除了飲食補充,也應讓嬰幼兒適度曬太陽攝取維生素D。 圖/By marques_edgar @Pixabay

其他領域的維生素D研究也正積極展開中,每年有數千篇新的研究報告問世。已知維生素D調控了至少 2,776 個相關基因,研究指出,提高血清中維生素D的濃度,可能可以降低一些罹患自體免疫疾病的機會,如:第一型糖尿病、多發性硬化症、氣喘、高血壓、部份癌症(乳、肺、胰、腎、膀胱、子宮內膜)等。

應該要更積極看待維生素D對健康的重要性!

今日看待維生素D,不再只是消極防止佝僂症的發生,而是應該更積極正視維生素D 有如賀爾蒙般作用在身體多重器官和系統的功能性調節。從懷孕新生的生命期開始至老年人的健康老化,個人的健康管理都應注意維生素D的量測和營養狀況的維持。若有不足,適當補充維生素D永不嫌晚。

維生素D是脂溶性的,食用補充時應配合脂肪攝取,以幫助吸收,攝取時也應注意維生素D的型式,上述醫學會的建議劑量以D3為準,其活性為D2的 10 倍,若過量攝取維生素D在身體累積則會有中毒的風險。目前台灣對成人的維生素D3的建議攝取量是 200 I.U.(5 微克)[2],老年人則是 400 I.U.(10 微克),上限攝取量訂在 2000 I.U.(50 微克),而美國國家科學院醫學研究所食物與營養委員會(Food and Nutrition Board, Institute of Medicine, National Academy of Sciences)於 2010 年以最低日曬暴露量為基準,針對維生素D的建議攝取量為成人 600 I.U.(15 微克)與老年人 800 I.U.(20 微克),相比之下國內的建議攝取量較低。

各國的公共營養政策和民間商品也已開始注意維生素D的獲取,澳洲訂有各地維生素D日照指引,而美國則出現在大眾喜愛的飲料和乳品中添加維生素D的做法。建議國人也應該好好重新認識和關心維生素D對健康的重要性!

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*本文轉載自 ILSI Taiwan 專欄 2017 年 12 月號,原文標題為「陽光維生素D新觀念」。

注解:

  • 注 1:一種在兒童時期發生的疾病,常見症狀為O型腿、關節變形等。
  • 注 2:根據我國衛生福利部國民健康署的「國人膳食營養素參考攝取量」,維生素D係以維生素D3為計量標準,1 微克= 40 I.U. 維生素D3

參考資料

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創會於2013年,這是一個同時能讓產業界、學術界和公領域積極交流合作及凝聚共識的平台。期望基於科學實證,探討營養、食品安全、毒理學、風險評估以及環境的議題,尋求最佳的科學解決方法,以共創全民安心的飲食環境。欲進一步了解,請至:ww.ilsitaiwan.org

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人與 AI 的關係是什麼?走進「2024 未來媒體藝術節」,透過藝術創作尋找解答
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/10/24 ・3176字 ・閱讀時間約 6 分鐘

本文與財團法人臺灣生活美學基金會合作。 

AI 有可能造成人們失業嗎?還是 AI 會成為個人專屬的超級助理?

隨著人工智慧技術的快速發展,AI 與人類之間的關係,成為社會大眾目前最熱烈討論的話題之一,究竟,AI 會成為人類的取代者或是協作者?決定關鍵就在於人們對 AI 的了解和運用能力,唯有人們清楚了解如何使用 AI,才能化 AI 為助力,提高自身的工作效率與生活品質。

有鑑於此,目前正於臺灣當代文化實驗場 C-LAB 展出的「2024 未來媒體藝術節」,特別將展覽主題定調為奇異點(Singularity),透過多重視角探討人工智慧與人類的共生關係。

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C-LAB 策展人吳達坤進一步說明,本次展覽規劃了 4 大章節,共集結來自 9 個國家 23 組藝術家團隊的 26 件作品,帶領觀眾從了解 AI 發展歷史開始,到欣賞各種結合科技的藝術創作,再到與藝術一同探索 AI 未來發展,希望觀眾能從中感受科技如何重塑藝術的創造範式,進而更清楚未來該如何與科技共生與共創。

從歷史看未來:AI 技術發展的 3 個高峰

其中,展覽第一章「流動的錨點」邀請了自牧文化 2 名研究者李佳霖和蔡侑霖,從軟體與演算法發展、硬體發展與世界史、文化與藝術三條軸線,平行梳理 AI 技術發展過程。

圖一、1956 年達特茅斯會議提出「人工智慧」一詞

藉由李佳霖和蔡侑霖長達近半年的調查研究,觀眾對 AI 發展有了清楚的輪廓。自 1956 年達特茅斯會議提出「人工智慧(Artificial Intelligence))」一詞,並明確定出 AI 的任務,例如:自然語言處理、神經網路、計算學理論、隨機性與創造性等,就開啟了全球 AI 研究浪潮,至今將近 70 年的過程間,共迎來三波發展高峰。

第一波技術爆發期確立了自然語言與機器語言的轉換機制,科學家將任務文字化、建立推理規則,再換成機器語言讓機器執行,然而受到演算法及硬體資源限制,使得 AI 只能解決小問題,也因此進入了第一次發展寒冬。

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圖二、1957-1970 年迎來 AI 第一次爆發

之後隨著專家系統的興起,讓 AI 突破技術瓶頸,進入第二次發展高峰期。專家系統是由邏輯推理系統、資料庫、操作介面三者共載而成,由於部份應用領域的邏輯推理方式是相似的,因此只要搭載不同資料庫,就能解決各種問題,克服過去規則設定無窮盡的挑戰。此外,機器學習、類神經網路等技術也在同一時期誕生,雖然是 AI 技術上的一大創新突破,但最終同樣受到硬體限制、技術成熟度等因素影響,導致 AI 再次進入發展寒冬。

走出第二次寒冬的關鍵在於,IBM 超級電腦深藍(Deep Blue)戰勝了西洋棋世界冠軍 Garry Kasparov,加上美國學者 Geoffrey Hinton 推出了新的類神經網路算法,並使用 GPU 進行模型訓練,不只奠定了 NVIDIA 在 AI 中的地位, 自此之後的 AI 研究也大多聚焦在類神經網路上,不斷的追求創新和突破。

圖三、1980 年專家系統的興起,進入第二次高峰

從現在看未來:AI 不僅是工具,也是創作者

隨著時間軸繼續向前推進,如今的 AI 技術不僅深植於類神經網路應用中,更在藝術、創意和日常生活中發揮重要作用,而「2024 未來媒體藝術節」第二章「創造力的轉變」及第三章「創作者的洞見」,便邀請各國藝術家展出運用 AI 與科技的作品。

圖四、2010 年發展至今,高性能電腦與大數據助力讓 AI 技術應用更強

例如,超現代映畫展出的作品《無限共作 3.0》,乃是由來自創意科技、建築師、動畫與互動媒體等不同領域的藝術家,運用 AI 和新科技共同創作的作品。「人們來到此展區,就像走進一間新科技的實驗室,」吳達坤形容,觀眾在此不僅是被動的觀察者,更是主動的參與者,可以親身感受創作方式的轉移,以及 AI 如何幫助藝術家創作。

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圖五、「2024 未來媒體藝術節——奇異點」展出現場,圖為超現代映畫的作品《無限共作3.0》。圖/C-LAB 提供

而第四章「未完的篇章」則邀請觀眾一起思考未來與 AI 共生的方式。臺灣新媒體創作團隊貳進 2ENTER 展出的作品《虛擬尋根-臺灣》,將 AI 人物化,採用與 AI 對話記錄的方法,探討網路發展的歷史和哲學,並專注於臺灣和全球兩個場景。又如國際非營利創作組織戰略技術展出的作品《無時無刻,無所不在》,則是一套協助青少年數位排毒、數位識毒的方法論,使其更清楚在面對網路資訊時,該如何識別何者為真何者為假,更自信地穿梭在數位世界裡。

透過歷史解析引起共鳴

在「2024 未來媒體藝術節」規劃的 4 大章節裡,第一章回顧 AI 發展史的內容設計,可說是臺灣近年來科技或 AI 相關展覽的一大創舉。

過去,這些展覽多半以藝術家的創作為展出重點,很少看到結合 AI 發展歷程、大眾文明演變及流行文化三大領域的展出內容,但李佳霖和蔡侑霖從大量資料中篩選出重點內容並儘可能完整呈現,讓「2024 未來媒體藝術節」觀眾可以清楚 AI 技術於不同階段的演進變化,及各發展階段背後的全球政治經濟與文化狀態,才能在接下來欣賞展區其他藝術創作時有更多共鳴。

圖六、「2024 未來媒體藝術節——奇異點」分成四個章節探究 AI 人工智慧時代的演變與社會議題,圖為第一章「流動的錨點」由自牧文化整理 AI 發展歷程的年表。圖/C-LAB 提供

「畢竟展區空間有限,而科技發展史的資訊量又很龐大,在評估哪些事件適合放入展區時,我們常常在心中上演拉鋸戰,」李佳霖笑著分享進行史料研究時的心路歷程。除了從技術的重要性及代表性去評估應該呈現哪些事件,還要兼顧詞條不能太長、資料量不能太多、確保內容正確性及讓觀眾有感等原則,「不過,歷史事件與展覽主題的關聯性,還是最主要的決定因素,」蔡侑霖補充指出。

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舉例來說,Google 旗下人工智慧實驗室(DeepMind)開發出的 AI 軟體「AlphaFold」,可以準確預測蛋白質的 3D 立體結構,解決科學家長達 50 年都無法突破的難題,雖然是製藥或疾病學領域相當大的技術突破,但因為與本次展覽主題的關聯性較低,故最終沒有列入此次展出內容中。

除了內容篩選外,在呈現方式上,2位研究者也儘量使用淺顯易懂的方式來呈現某些較為深奧難懂的技術內容,蔡侑霖舉例說明,像某些比較艱深的 AI 概念,便改以視覺化的方式來呈現,為此上網搜尋很多與 AI 相關的影片或圖解內容,從中找尋靈感,最後製作成簡單易懂的動畫,希望幫助觀眾輕鬆快速的理解新科技。

吳達坤最後指出,「2024 未來媒體藝術節」除了展出藝術創作,也跟上國際展會發展趨勢,於展覽期間規劃共 10 幾場不同形式的活動,包括藝術家座談、講座、工作坊及專家導覽,例如:由策展人與專家進行現場導覽、邀請臺灣 AI 實驗室創辦人杜奕瑾以「人工智慧與未來藝術」為題舉辦講座,希望透過帶狀活動創造更多話題,也讓展覽效益不斷發酵,讓更多觀眾都能前來體驗由 AI 驅動的未來創新世界,展望 AI 在藝術與生活中的無限潛力。

展覽資訊:「未來媒體藝術節——奇異點」2024 Future Media FEST-Singularity 
展期 ▎2024.10.04 ( Fri. ) – 12.15 ( Sun. ) 週二至週日12:00-19:00,週一休館
地點 ▎臺灣當代文化實驗場圖書館展演空間、北草坪、聯合餐廳展演空間、通信分隊展演空間
指導單位 ▎文化部
主辦單位 ▎臺灣當代文化實驗場

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維生素 D 與免疫力有關嗎?何美鄉的新書這樣解釋——《從一個沒有名字的病開始》
商周出版_96
・2022/11/15 ・3031字 ・閱讀時間約 6 分鐘

一項針對參加冬季訓練的跆拳道選手所進行的研究[2],探討了維生素 D 與呼吸道感染的關係。科學家確定選手們血液中維生素 D 稍微缺乏後,將其隨機分組,一組給維生素 D 5000 IU/日,另一組給安慰劑。四週內,有吃維生素 D 那組的上呼吸道症狀明顯減少很多。類似的維生素 D 臨床試驗,在 20 世紀就已被執行過,且證實在冬天給予維生素 D 補給的人,會比沒有補給的人,較少出現呼吸道感染症狀。

維生素 D 的天然來源需透過陽光照射。圖/Envato Elements

不論是人體本來就具備的免疫反應,或是藉由疫苗的刺激來產生抗病毒的特異性免疫反應,都需要正常運作的免疫功能。想像人體是一座大工廠,免疫反應是我們的防護罩,要提供防護罩足夠的能力抵禦外來病毒,勢必要供給它足夠的能量。而我們體內的多種維生素(含維生素 D 在內),就是維持這些免疫機制正常運作的重要分子。例如,維生素 A、β-胡蘿蔔素可以維持我們上呼吸道黏膜濕潤,降低病毒附著的機率;維生素 D 可以活化我們體內的免疫細胞,促進免疫反應;鋅可以調節免疫細胞,甚至具備干擾 RNA 病毒複製的能力。

所以多種微營養素,包含維生素 D,皆與免疫功能相關[3]

若是身體工廠缺乏了這些維生素、礦物質,我們就要想辦法把它補滿、補齊,這樣一來,當我們注射了疫苗,也比較容易使每一個免疫反應的步驟最佳化,更可以降低感染後重症的風險。

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幫助新冠病患對抗病毒的神奇療方

西班牙巴塞隆納有一家醫院(Hospital del Mar)把新冠病人分成實驗組(447 人)與對照組(391 人),所有病患除了接受當時醫療體系可以提供的最適當療法之外,實驗組還多添加了一個口服療方[4]

之後,院方持續追蹤病人的身體狀況 30 天,結果顯示(單變項分析),對照組有 20.9% 需要住進加護病房,實驗組只有 4.5%,死亡率則是 15.9% 與 4.7% 之別。

以多變項分析來看,在年齡、性別、入院時血液中的維生素 D、其他疾病等變因受到控制之下,醫生發現,實驗組需要進加護病房的風險減了 87%,風險是對照組的 0.13;死亡率減了 70%,死亡的風險是對照組的 0.30。

這是什麼神奇的療方?效果豈不是比瑞德西韋所公布的臨床試驗的結果更好嗎?我們看瑞德西韋最終的臨床實驗效果是:治療組在第 29 天的死亡率為 11.4%,相對於對照組 15.2%,只減低了 3.8%。

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這並不是藥物治療的實驗,此研究實驗組的受試者,只不過是被醫生多添加了維生素 D 的攝取而已。這些人是經過篩選後,剔除了平時有常規攝取維生素 D 補劑的人。所以醫生所做的事,不過就是幫這些明顯缺乏維生素 D 的人補上而已。

但維生素 D 並不是多吃多好,本來就缺乏的人,補上了當然會更好,不缺的自然也就不用補。至於這個實驗如何控制維生素 D 的劑量呢?以口服的維生素 D3 來說,入院第一天醫生就會給 532ug,之後在第 3、7、15、30 天給 266ug,算是短期內高劑量的補給。

維生素 D 如此重要,為何至今仍未列入治療新冠病人的指引?甚至確診病人入院時,都沒有將檢測血液中維生素 D 的濃度列入常規檢驗項目,以做為治療指引?為什麼?

因為醫生們有潔癖,要百分百無誤才能列入醫囑。況且醫師不知道要如何訂定給予營養素的指引。

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比起藥物臨床試驗的嚴謹度,至今維生素 D 是沒有足夠嚴格的實驗資料可以引用。但從另一個角度來看,如果在營養師的建議下,補一補原來就缺乏的營養素,不是應該的嗎?況且可能很有幫助。

以台灣人普遍缺乏維生素 D 的情形來看,約 30% 國人血液中的維生素 D 少於 30ng/mL(建議的正常值)。若要減低癌症或心血管疾病的發生率,有些學者認為維生素 D 的濃度最好介於 50~70 ng/mL,甚至更高可能會更好。在如此缺乏的情況下,由營養師建議補充,是不是可以對我們的健康帶來長遠且正面的影響呢?

或者更進一步,把血清營養素檢驗,列為健保給付的常規體檢項目。缺乏者可取得營養師諮詢,如此更具預防功能。

維生素 D 與你的長期健康息息相關

我們對於因為新冠病毒感染而重症、死亡的人,總是會尋找各種理由加以解釋。但從流行病學的角度,找到可被改變的因子、降低國人新冠重症率與致死率,才是重要目標。

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新冠疫情固然趨緩,但病毒會持續存在。對大部分的人而言,因為接種過疫苗,或因重複感染而有足夠的免疫力,就算感染新冠病毒,最多就是出現嚴重的上呼吸道症狀。

但你有沒有想過,那些無症狀的人與嚴重症狀的人,差異在哪裡?兒童感染都是以無症狀、輕症居多,為什麼?是否重症者與孩童的差別,在於體內尚未老化的免疫力?

再想一想,我們總是要先讓免疫力能夠維持正常運作,才有機會讓它不老化或延遲老化。而包括維生素 D 在內的多種維生素,正是維持免疫力正常運作的重要因子。有什麼理由不正視我們缺乏維生素的事實呢?況且從全國健康營養調查報告來看,我們缺的不只是維生素 D!

此時,我們必須更徹底地檢討我們的生活模式,尤其是飲食習慣。或許整個社會對於健康生活模式的執行,並不是一個很友善的環境,比如說高纖、低升醣指數的健康食物,需要花時間尋覓,常常一時找不到只好隨便吃,而可口的高糖、高熱量又不健康的食物,卻是滿街都在誘惑你。

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滿街可口的高糖、高熱量又不健康的食物都在誘惑著我們。圖/Pixabay

我們的下一代生來就處在這樣不健康的生活模式中,未來只會更難翻身。而且不要懷疑,所有慢性病的發病年齡都在年輕化,原因正與我們逐漸惡化的生活模式息息相關。

在許多營養調查的報告中,其實各年齡層皆呈現不同程度的營養不足,為什麼我們只專注於兒童?因為這件事攸關我們大人沒有努力維護「兒童健康權」,他們在沒有選擇的情況下,就被賦予不健康的生活模式。當然,父母無辜,他們在非故意的狀況下讓小孩吃得營養不足;但公共衛生學界看見了,卻沒有作為,這就非常違反專業良知了。

新冠疫情不會是最後一個全球大流行。整體健康環境似乎趨向緩慢沉淪,對人類健康的負面影響就像是溫水煮青蛙,只會一代一代逐漸惡化。

在疫情蔓延的過程,我們經歷了親人離世、醫護人員損傷等慘痛經驗,也讓我們因此看見新冠重症的風險共病。而這些其實很多都可以透過行為、生活模式的調整,就能預防或延緩發病。

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隨著疫情就要結束,我們是否可以用一種更前瞻性、永續性的思維,重建已經被我們破壞的一切?

——本文摘自《從一個沒有名字的病開始》,2022 年 11 月,商周出版,未經同意請勿轉載。

參考資料

  1. Chen CM, Mu SC, Chen YL, Tsai LY, Kuo YT, Cheong IM, Chang ML, Li SC. Infants’ Vitamin D Nutritional Status in the First Year of Life in Northern Taiwan. Nutrients. 2020 Feb 4;12(2):404.
  2. Jung, et al.. Vitamin D3 Supplementation Reduces the Symptoms of Upper Respiratory Tract Infection during Winter Training in Vitamin D-Insufficient Taekwondo Athletes: A Randomized Controlled Trial. Int J Environ Res Public Health. 2018 Sep 14;15(9):2003.
  3. Wimalawansa SJ. Rapidly Increasing Serum 25(OH)D Boosts the Immune System, against Infections-Sepsis and COVID-19. Nutrients. 2022 Jul 21;14(14):2997.
  4. Nogues X, et al. Calcifediol treatment and COVID-19-related outcomes. J Clin Endocrinol Metab. 2021 Jun 7:dgab405.
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歐洲人克服乳糖不耐,少拉肚子就是達爾文贏家?
寒波_96
・2022/09/16 ・3812字 ・閱讀時間約 7 分鐘

牛奶、羊奶等生乳中含有乳糖(lactose),可以被乳糖酶(lactase)分解。但是小朋友長大以後,乳糖酶基因便不再表現,失去消化乳糖的能力。幾千年前,世界各地卻出現多款基因突變,讓人能一輩子保有乳糖酶。2022 年一項針對歐洲的研究提出觀點:這項能力之所以受到天擇喜好,是因為能避免拉肚子!?

人類如今也發明去除乳糖的牛奶。圖/被拍電影耽誤的置入性行銷之神──Michael Bay 麥可貝

史上最強遺傳適應,演化過程出乎意料?

人類原本和眾多哺乳動物一樣,小時候依賴母乳餵食,長大後不再喝奶,乳糖酶也失去作用。但是隨著人類馴化牛、羊等動物,即使是成年人也常有機會吃奶。

另一方面,由於乳糖酶基因外頭的調控位置突變,使得許多歐洲、非洲人的酵素在成年後可以持續作用,稱為乳糖酶持續性(lactase persistence,簡稱 LP,也就是乳糖耐受),而且同樣效果的不同突變,至少獨立誕生過 5 次。

具有某方面優點,使得存在感增加的 DNA 變異,稱作遺傳適應(genetic adaptation)。已知的人類案例非常多,天擇的影響力有強有弱,LP 算是受到最強烈天擇力量的基因之一。

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由此推敲,當人類開始養牛、養羊,又吃奶以後,同時衍生 LP 應該是順理成章的事?然而,一系列考古學、遺傳學、古代遺傳學的探索,卻徹底打破上述看似合理的推論。

首先,考古學調查發現人類在中東馴化牛、羊,吃奶的歷史至少有 9000 年,接著距今 7000 年前已經引進歐洲多處。再來,由遺骸中直接取得古代 DNA 得知,LP 遺傳變異要等到 4000 多年前才出現,而且超過 3000 年前都還很小眾,最近 2000 年內才大幅提升存在感。

顯而易見,人類開始吃奶的年代,比獲得成年後消化乳糖的能力,更早好幾千年。 2022 年新發表的研究透過更廣泛的取樣分析,再度確認這件事。

由陶器中取樣乳脂質的地點和年代。圖/參考資料 1

再度確認:吃奶比遺傳突變更早好幾千年

隨著技術進步,如今有好幾種方法判斷古代人會不會吃奶,像是分析牙結石中的乳蛋白、容器中的乳脂質等等。新研究偵測陶器中的乳脂質,包括以前發表 188 處,以及新取得 366 處,總共 554 處中東、歐洲的遺址中,得知 6899 件乳製品存在的紀錄。

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吃奶的文化能追溯到中東,新石器時代擁有農業的人群,帶著他們的牛、羊一起移民歐洲,也將吃奶文化傳入歐洲。到了距今 7000 年前,歐洲各大地區已經出現乳製品。也許不見得會直接喝生乳,不過肯定存在起司等生乳加工的食品。

比較特殊的是巴爾幹半島,現在的希臘。那時居民會養牛,養羊,吃肉肉;但是分析超過 870 件陶器,完全見不到乳脂質的蹤影。此處或許更晚才建立起吃奶文化。

總之,7000 年前吃奶文化已經廣傳歐洲各地。相比之下,比對不同年代、地點的死人骨頭取樣,消化乳糖的 LP 遺傳變異最早在 4600 年前現蹤,比吃奶晚很多。

而且 LP 出現一段時間後,存在感依然非常低,距今 3000 到 5000 年前的青銅時代,LP 並沒有什麼過人之處。到此為止,LP 只能說是人類族群中的一款普通變異,還不能算是遺傳適應。

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不同年代,歐洲各地的吃奶狀況。距今 7000 年前之際(5000 BC)吃奶已經相當普及。圖/參考資料 1

現代社會:能代謝乳糖沒有好處,不能代謝只有小小壞處

儘管比本來以為的晚很多,LP 遺傳變異在歐洲族群的比例,還是於最近 3000 年內明顯上升。它到底因為什麼優點才受到天擇青睞,歷來爭論不休,有人提出營養、維生素D 等假說,可是都缺乏決定性的證據。

搜集幾十萬人遺傳資訊的英國生物樣本庫(UK Biobank),近來被大量用於各色分析。這項研究從中探討 LP 的影響,分析對象中大部分人具有 LP,少數人沒有(論文用語是 lactase non-persistent,縮寫為 LNP,也就是乳糖不耐)。比對得知,LP 並不會影響喝奶、食用乳製品的行為。

直接喝奶才有乳糖代謝的問題,加工成起司等乳製品可以避免,但是「問題」也許不是真的問題。更進一步比對,LP 對於健康狀況也沒什麼影響。簡單說就是:對 33 萬位英國人的分析發現,LP 與否,無關緊要。

加上其餘資訊推論,現代社會在正常情況下,缺乏 LP 大概就是喝奶拉肚子,不是什麼嚴重的問題。例如隨著中國經濟發展,沒有 LP 的中國人大量喝奶,多數也沒怎麼樣。

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這也符合台灣人的經驗,台灣人配備 LP 的比例不高,可是隨著飲食習慣改變,多數人也就是這樣喝奶。另外喝奶會改變人的腸道菌,影響消化狀況,也是一個影響因素。

普遍缺乏 LP 的台灣人,很多人也是生乳照樣喝。圖/[廣宣] 牛奶妹 徵求中興大學牧場鮮奶長期訂戶

飢荒、疾病,時代力量的逆境考驗?

為了解釋歐洲歷史上 LP 比例的大幅上升,許多論點提出喝奶的優點,但是想想頗有可疑。把鮮奶加工製成乳製品,就能輕易抵銷 LP 問題,即使是飢荒時節也不例外;不能直接喝奶也不會餓死,吃起司就好。在營養加分方面,能喝奶真的有什麼優勢嗎?

由人群中遺傳變異的比例變化,我們能評估天擇影響的結果,但是不見得能抓到當初天擇真正的目標。新研究的分析指出,LP 的意義似乎不在創造優勢,而是避免劣勢。

跑完一大堆統計分析後,有兩項因素和 LP 的關聯性最高。一項是人口數量的波動,另一項是人口的密度。論文的解釋是,人口數量波動和飢荒有關(飢荒讓人口減少),密度和傳染病有關(人變多會增加傳染病的機率)。

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沒有 LP 的人直接喝奶,副作用往往是腹瀉,在豐衣足食的現代社會多半沒有大害,還能刺激代謝,順便減肥;雖然對某些人而言,拉肚子依然是困擾的問題。

至於營養不良的人,腹瀉更可能出問題;某些疾病下,拉肚子造成脫水,容易重傷害健康。時常被營養不良、傳染病、飢荒等災厄糾纏,是古代的常態。

由此推論,不論是饑荒的短期逆境,或是傳染病的長期逆境(論文沒有特別討論,我想也包括寄生蟲?),配備 LP 的人由於能少拉肚子,生存機率也會大一點。

不同地區的人群,在不同年代的 LP 人口比例。圖/參考資料 1

魔鬼藏在拉肚子?

影響最大的年齡層可能介於 5 到 18 歲。此一小大人的階段,乳糖酶將漸漸失去作用;營養不良、體弱多病的人身體比較脆弱,拉肚子是要命的事,這或許正是天擇的目標!

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古時候衛生狀況不佳,拉肚子大概很常見,而未成年人的死亡率也遠勝現在,小孩死掉並不意外。在此之下,能減少拉肚子的 LP 遺傳變異,長期累積下來,正面影響力或許頗為可觀。

這項研究的說法是否正確?它仍不足以算是決定性的證據,不過脈絡頗有道理。非洲也有多個獨立誕生的 LP 遺傳變異,相較於歐洲了解少很多,這是個潛在的研究方向。

另外不可忽視,讓乳糖酶維持作用的 LP 遺傳變異,也受到飲食習慣、生活背景影響,不單純是遺傳的事。例如自古牧業發達的蒙古、哈薩克,居民的 LP 比例一直很低,幾千年來也活得很好。少拉肚子也許能解釋歐洲的狀況,其餘地區不宜過度延伸。

延伸閱讀

參考資料

  1. Evershed, R. P., Davey Smith, G., Roffet-Salque, M., Timpson, A., Diekmann, Y., Lyon, M. S., … & Thomas, M. G. (2022). Dairying, diseases and the evolution of lactase persistence in Europe. Nature, 1-10.
  2. The mystery of early milk consumption in Europe
  3. Famine and disease drove the evolution of lactose tolerance in Europe
  4. How humans’ ability to digest milk evolved from famine and disease
  5. Ancient Europeans farmed dairy—but couldn’t digest milk

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

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寒波_96
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生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。