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補充魚油對小孩視覺及認知功能的影響

林希陶_96
・2014/09/01 ・1861字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 518 ・六年級

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Credit: Paul Goyette via Flickr
Credit: Paul Goyette via Flickr

最近有一個很深刻的感想是,台灣人個個都是肉身菩薩,大家都不停地用身體來證道。不管是路上走的、手上吃的、眼睛看的,都要親身經歷過才算數。說來我們還真是素樸的國家,我們不思考,只是一窩蜂地往前衝,每天都像在修羅場一樣,看看自己哪天可以得道升天。

關於在補充營養品這件事情也是一樣,大家說很好,自己也不能落人後,錢投下去就買了,完全不考慮吃完後果是什麼。對於孕婦保健食品的補充更是保持嚴厲的態度,好像你不跟大家吃一樣的鐵、葉酸、鈣片、深海魚油,你就是在虐待自己的孩子。問題是,吃下去到底會怎麼樣?似乎沒什麼人關心了。

本文主要將重點放在多元不飽和脂肪酸(Polyunsaturated Fatty Acids; PUFA)上。多元不飽和脂肪酸為何會受到重視,主要是認為胎兒在視覺發育與神經發展時,會用到此物質。但此物質身體無法自行合成,所以必定要透過食物攝取才能獲得。商人們腦筋動得很快,他們怕孕婦們不吃相關食物,所以標榜只要一天一兩錠就可以提供足夠的營養。他們開始匯集這些你看不太懂的英文字母製成商品,包含omega-3、omega-6、n-3、n-6、AA、ALA、LA、EPA、DHA、LC-PUFA等等,但這些其實都是同一家族的東西[2]。

另外一個爭論點在於額外補充的魚油與真的煮一條魚來吃是否相同?假如真的相同的話,那我們每天就吃膠囊就好了,幹嗎去吃各種不同的食物呢?現今關於食物的論點,都是加工過的東西還是少吃為妙,因為你根本不知道他們加了什麼東西進去。再者,真的海產裡面有各式各樣的營養物質,不是只有多元不飽和脂肪酸而已。而吃下一顆魚油,再經過消化系統的千錘百鍊之後,到底剩下多少?轉換效益會不會很差?或者根本比你吃下一條150克的魚還要少?這些真實的知識到底為何,確實有必要進一步釐清。

為了解決此疑惑,我們一樣可以進入醫學資料庫求證一番。我找到最新一篇的回顧性論文是2012年的,年份還算新,代表科學界仍持續關注此議題的發展。這一篇論文中找到過去九個研究與此問題有關,其中3個是關於視覺發展,另外6個是關於神經發展。

先談談視覺方面的結果。這三篇文章中,主要是比較視覺功能與視覺敏銳度。我們雖然不是眼科專業人員,但我們要知道的是,太小的小孩,其實能比較東西並不多。第一篇文章發現,30名嬰兒中,在四個月大時,DHA組比安慰劑組在視覺敏銳度上反應較佳;但到六個月大時,兩組已無差別。這樣的結果告訴我們,隨著嬰兒變大,這個效果就不見了。第二篇與第三篇的結果相似,在視覺功能上,兩組嬰兒也沒有差距。因此,有沒有補充魚油,對於兒童的視覺發展影響不大。

至於神經發展方面,六篇研究中,大部分都顯示兩組小孩在神經發展方面並無顯著差異(或者更進一步說有一些小地方有差距,但是差距不大)。因每一篇研究所用的工具並不相同,仔細討論的話,大家可能會頭暈腦漲。這些測試都是想得知嬰孩認知發展狀況,說得淺白一點,有的是要得知動作發展,有的是要得知語言發展,有的是想得知問題解決能力。一般人的疑問都是孩子才幾個月大,可以測得出來嗎?在現實上當然不可能百之分百,但工具是幫助我們逼近嬰孩當時的認知能力。這就是心理學家或臨床心理師的重要性,只能說每一學門都有它存在的必要,與其他專業還是有所區隔的[1]。

總括來說,以上這些研究告訴我們,魚油的補充影響甚小,即使統計上有顯著,其顯著的程度還是太小,在臨床上並無重要性。即使提高補充劑量(每天至3.7克),仍未有什麼決定性的效果。看到這裡的新手父母可以鬆一口氣了,這些莫名其妙的營養品可以省下來了,將錢花在均衡、健康的攝取各種食物反而才是王道,這裡面自然會有足夠的蛋類與魚類,也就有充足的多元不飽和脂肪酸。

備註

  1. 這些商人們會想辦法說自己家的產品比較好,但明明都是一樣的東西。有的還會自稱有DHA的比較好。但他們不會告訴你ALA才是前驅物,有ALA才會轉換成EPA與DHA。以上這些同一家族的東西,其實都可以互相轉換。這裡不想跟這些商品瞎攪和,就略過不談了。
  2. 這些工具包含Bayley-Ⅱ、K-ABC、Fagan Test、GMDS、PPVT等等,在細節上並不相同。每一個測驗想得知的面向有些微的不同,這裡就不一一說明。這個部分留給專業人員去好好研讀就行了。

文獻資料

延伸閱讀

本文轉載自作者部落格暗香浮動月黃昏

文章難易度
林希陶_96
80 篇文章 ・ 49 位粉絲
作者為臨床心理師,專長為臨床兒童心理病理、臨床兒童心理衡鑑、臨床兒童心理治療與親子教養諮詢。近來因生養雙胞胎,致力於嬰幼兒相關教養研究,並將科學育兒的經驗,集結為《心理師爸爸的心手育嬰筆記》。與許正典醫師合著有《125遊戲,提升孩子專注力》(1)~(6)、《99連連看遊戲,把專心變有趣》、《99迷宮遊戲,把專心變有趣》。並主持FB專頁:林希陶臨床心理師及部落格:暗香浮動月黃昏。

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/11/01 ・2113字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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不想染疫,只要吃五種食物就好?沒那麼簡單!
科學新聞解剖室_96
・2022/08/28 ・5689字 ・閱讀時間約 11 分鐘

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  • 「科學新聞解剖室」案件編號 38
  • 文/黃俊儒、賴雁蓉、陳儀珈

案情

2020 年 1 月 21 日,自中央流行疫情指揮中心公布[1]台灣第一個新冠肺炎確診案例開始,疫情至今已延燒兩年多。過程中,我們歷經了兩個多月的全國疫情警戒第三級[2]、清零的舉國歡騰,但很遺憾,疫情仍未宣告結案。今年四月,新一波 Omicron 所開始造成的確診數節節攀升,再度拉扯我們的焦慮神經。在防疫政策逐漸從清零轉向共存,確診數連日破萬的今日,我們該如何避免成為確診者?如何提升免疫力與保護力?如何成為獨特的天選之人?等等,儼然成為最具話題性的議題。

隨著疫情拉長戰線,各種防疫知識、妙方、偏方與日俱增,解剖員就在不同的親友的 LINE 群組中看到這一則許多人都轉傳的熱門影音[3],扛著「不想染疫?名醫教你 5 招自救法:預防確診、快速康復」的響亮標題,頗有為無助大眾指點明燈的救世感。

影/YouTube

簡單明瞭的「5 招」自救法,實在為焦慮的民眾提供了一條明確又簡單的防疫大道,加上又是醫生現身說法,實在太安心了。但解剖員仔細觀看影片內容,仍不禁冒出幾個疑惑——如果這麼容易,為什麼確診數依舊居高不下?疫情指揮中心為何不參考作為全民指引呢?面對諸多疑慮,就和解剖員一起深入探查防疫的灰色地帶!

解剖

一、台灣的名醫快要跟孝子一樣多了!?

「不想染疫?名醫教你 5 招自救法:預防確診、快速康復」,瘟疫蔓延的年代,來自「名醫」的建議,或許足以作為許多民眾心中的慰藉。但是,到底符合什麼樣的資格,才可以算得上是「名醫」呢?只要是「有名」的醫生,都適合為疫情代言嗎?

這段期間,各大媒體無不熱衷談論、討論、辯論疫情的種種:要打哪個廠牌的疫苗?小孩要打疫苗嗎?要如何預防?疫情指揮中心的政策是否合宜?在媒體前侃侃而談的醫生們,儼然成為世人的救世主,但是也偶爾會發現,醫生之間的言論也有矛盾之處。那麼,我們要相信誰說的呢?

例如,胸腔外科蘇醫師在臉書上發表[4]:「當國外都在強調會重複感染,卻只有台灣在強調感染會有『無敵星星』」。對此,前台大感染科林氏璧醫師則協助緩頰澄清無敵星星的概念:「主要論點是「混合免疫」(Hybrid immunity),強調的是混合感染後產生的免疫力,對未來的任何變種病毒應該都更有免疫記憶、更能防重症,如此而已。」[5] 兩位都是很有名的醫師,觀點卻不盡相同,我們要相信誰呢?

再者,這麼複雜的疫情,哪一科的醫生最適合為新冠疫情發聲呢?胸腔科的醫師適合嗎?身心科的醫師呢?和疫情最直接相關的醫生專家應該是誰呢?「事實查核中心」的醫生專訪[6]中提到,就學理上,小兒感染科或許才是最熟悉疫苗的專家,他們替民眾施打過最多疫苗,因此最瞭解。但我們也常看到很多不是疫情控制相關領域的醫師抒發意見,大多數是善意提醒民眾應注意的事情,從各種角度來防堵疫情。

這倒也無妨,但可以確定的是,面對這麼複雜的百年一疫,所謂的「名醫」或是「專家」,都不是這麼容易的可以輕易地界定出來。

回過頭來看,影片中提出五招自救法的江醫師,算是「名醫」嗎?經過解剖員抽絲剝繭地搜尋後,發現江醫師在網路媒體平台[7]上寫著腎臟科專科醫師,長期研究保健食品、癌症預防、血管通路問題診斷及治療等,涉獵十分廣泛。除了醫生本業之外,江醫師同時也是一位很成功的健康食品經營者,所經營的公司[8]營運販售多樣健康食品和保健品。

此外,搜尋的過程中,也很意外地發現,江醫師經常於許多媒體中曝光,同時也是幾個社會新聞裡面的當事人[9]。所以,如果從媒體曝光的角度來看,江醫師確實「很有名」,但是誠如先前的討論,這樣的「有名」是不是可以轉換成足以針對疫情提供專業意見的「名醫」,這可能就待商榷了。台灣媒體界有個笑話,就是新聞報導中「女的都是正妹,男的都是肥宅,出車禍的都是孝子! 」

當新聞中的「名醫」快要跟「孝子」一樣多的時候,也是閱聽人需要小心判斷的時候。

二、維生素 D、魚油、藻油、蜂膠真的神奇好棒棒嗎?

在這一部訪談影片中,所謂的「5 招自救法」指的是維生素 D、魚油/藻油、蜂蜜/蜂膠、鋅、鹽水漱喉這五項。江醫師引經據典、旁徵博引了許多論文數據,還有看起來「很科學」、「很實證」的實驗統計結果,告訴觀眾哪些營養補充品真的可以有效預防重症,甚至減緩新冠疫情的症狀。

經過解剖員的查證,江醫師引用的醫學研究確實存在,不過這些研究結果真的如同影片中所描述的這麼篤定嗎?我們從最廣為人知的疫情營養補充品——維生素 D 開始說起。影片中,江醫師秀出了一篇統合分析(Meta-analysis)論文的數據,言之鑿鑿地告訴大家,攝取維生素 D 補充劑,不僅可以讓住院率降低一半,也可以讓插管率降低大約 26%,「它是有效的,可以幫忙避免轉成中症、轉成重症!」。

江醫師引用的數據。資料來源/Clinical Nutrition ESPEN

然而,面對一樣的圖表數據,原始論文的作者,卻遠遠沒有江醫師所演繹的這般篤定,文章[10]是這麼寫的:「維生素 D 『可能』和較低的插管率、較短的住院天數『有關』」,而且在最後指出:「需要更進一步的研究,才能確認這些數據之間真正的關係。」因此,不能說江醫師所引述的資料毫無根據,但是最主要的差別在於研究結果的篤定程度。當然,謹慎的醫學研究者會十分小心地推論及下結論,但是媒體訪談往往更在乎戲劇效果。

為了進一步瞭解這個問題,解剖員索性在許多醫學研究人員常檢索的 PubMed 期刊搜尋網站[11]中,搜尋維生素 D、鋅、茶葉、漱口水、蜂蜜/蜂膠、藻膠等經常被熱議的偏方關鍵詞。針對 2022 的期刊研究結果,可以發現不同研究主題的研究關注度有落差(篇數如下圖所示):維生素 D 及鋅的研究比較多,其他主題的研究則比較少。

再分析裡面的內容,例如可以發現學者們用過各式各樣的統計和研究法,探討維生素 D 在感染率、住院天數、重症率和死亡率上的關係。不過,這些論文的意見並不一致,多數可以區分為三種狀況:「正面,但有條件」、「有些狀況有效果,有些沒有」、「有點效果,但沒有顯著差異」,其中有不少論文認為維生素 D 跟某些數據有關,但也有不少研究認為無關。

更重要的是,維生素 D 對 COVID-19 在人體內的影響機制一點都不明朗。對此,美國國立衛生研究院(NIH)也在 COVID-19 的治療指引(COVID-19 Treatment Guidelines)[12],很明確地寫道:目前學界仍然沒有足夠的證據可以推薦或反對使用維生素 D 來預防或治療 COVID-19。

此外,江醫師在節目中大力推廣的魚油、鋅、蜂蜜和蜂膠,也多存在類似的狀況。其中,江醫師在「蜂蜜」的說明中指出蜂蜜裡面有雙氧水(過氧化氫的水溶液),吃了就可以幫你的鼻子和喉嚨消毒,而且蜂蜜含有的高良薑素、白楊素等成分,可以成功打斷病毒的複製。最棒的是,吃了「真正的」蜂蜜後,不會增加你的血糖!隨後,他也引用了一份巴基斯坦的論文,告訴閱聽眾,吃蜂蜜可以降低四分之一的死亡率。

依據解剖員的理解,雖然蜂蜜進入我們的體內後,的確會產生過氧化氫,但過氧化氫非常微量,跟可以拿來消毒用的雙氧水濃度相差甚遠,恐怕難以藉此殺死我們喉嚨中的病毒!而高良薑素、白楊素是否真的可以阻斷病毒複製?如同前述一樣,目前學界也同樣地無法有如此高度共識的認證。

再來,就是蜂蜜不會增加血糖的這個說法。蜂蜜與所有碳水化合物都一樣,不僅會提高血糖,而且對疾病管理和血糖控制並無好處,這是國健署都曾經公開澄清過的錯誤傳言[13]。此外,若真的按照江醫師所言,60 公斤的人每天要攝取 60 公克的蜂蜜,再加上平時所攝取的糖分,長期吃下來,可能要小心在成功抵擋病毒之前,就先變成一個大胖子囉!

蜂蜜不僅會提高血糖,對抵擋病毒、控制血糖也都沒有幫助。圖/Pixabay

從 2020 年 COVID-19 疫情爆發,直到這部受訪影片上線,隨著病毒不斷產生變異病毒株,各國的疫情瞬息萬變,對於步步謹慎的科學研究來說,兩年半的時間,真的太短了! 雖然疫情期間,COVID-19 的研究百花齊放,但在這麼短的時間內,科學家能做到的,也只能慢慢累積數據,還沒有辦法在各種細節上這麼快地得到共識。因此,科學家們發表論文時,用詞與結論通常也都不會非常斬釘截鐵。他們知道自己單一的研究論文面臨許多限制,沒有辦法直接成為科學界的代言人,更不可能藉此強烈主張某個行動或是食品有直接的療效。

若我們細細解剖江醫師所引用的文獻,會發現他是在尚且渾沌、並未凝聚共識的科學界中,挑出部分支持他論點的文獻,並宣稱這是有「科學研究支持」的補品。或許,江醫師是急著想要守護民眾的健康,也或許是媒體需要有一些節目效果,所以無法像專業醫學研究人員那般謹慎溫吞,但事實是,這些內容及態度確實不是目前醫學界的共識。

由於這「5 招自救法」並沒有什麼立即的危險性,所以一般民眾如果抱著「有病治病,無病強身」的態度姑且參考之,或許也無大礙。但如果可以審慎地瞭解這些自救法並沒有影片中這麼「絕對」與「篤定」的效果,對於我們判斷其他更為相關及迫切議題,都將會是有幫助的!

三、順便賣點東西又何妨?

其實解剖員很願意相信,在這一次疫情中,許多醫生積極地發言討論疫情,多是基於對社會的責任感。當然,如果在這樣的過程中,可以帶來一些實質的好處,應該也是不錯的選擇,畢竟此乃人之常情。

在這則影片中,江醫師搭配國外知名期刊的研究,逐一分享該研究大致上如何進行、該營養補充品在什麼時間點能發揮效果,善心地為大家整理出四項增強免疫力的保健補充品,外加一項非常容易執行的食鹽漱口方法。江醫師運用自己的專業,搜尋並整理出有效的保健產品,無非也是希望大家都不要染疫,能夠健健康康地挺過這場戰役。

只是,當解剖員循著江醫師的建議搜尋相關保健品時,一不小心地就滑進了主講醫生自營商店[14]的頁面,也意外地發現影片中提到的幾項保健抗病毒產品,例如魚油、蜂膠、維生素 D 等,都是商店裡面的熱銷產品,甚至有幾項產品在解剖員查閱時已售罄。在蜂膠產品頁面中,還貼心地提醒使用者在疫苗施打前後該如何補充,算是非常佛心。只是,這些看似不經意卻又密切的連結,不免讓解剖員感受到一股濃濃的置入性行銷味道。

江醫師販售多樣健康食品,無非也是希望大家都健康,卻不免有股置入性行銷的味道。圖/Pixabay

台灣人一直對於各種健康食品情有獨鍾,根據經濟部統計[15]資料:「隨人口結構高齡化,預防保健意識提升,機能性保健及營養補充食品需求漸增,帶動保健營養食品 109 年產值達 195 億元續創新高,年增 9.78%,連續 6 年正成長」。平時就穩定成長的狀況下,再碰上大疫情時代就更不得了,有「名醫」加持的保健方法當然無庸置疑地成為大家追逐的焦點,而這也成為疫情期間另類的一門好生意。

基於民眾面對病毒時的焦慮而進行恐懼行銷,向來就是生意人屢試不爽的商業模式。雖然保健商品不是一種會立即造成危險的消費,但是當媒體訪談的專家夾帶專業權威形象和過度篤定的口吻,引起行銷效果時,則不免造成某些衝動性消費,甚至不當地把保健跟防疫進行過度連結。雖然暫時不傷身,但如果經常這樣傷荷包,可能也不是一件好事喔!

總結

兩年多來的防疫期間,我們走過、路過在各種場合、各種媒體中最常聽到的防疫提醒,就是做好個人防疫。像是口號,也像是標語,雖然心累,但也的確是生活中無法切割的一部分。為了提高免疫力,買點保障、吃點保養品補足營養當然沒有什麼不好,但如果因為媒體透過名人的推波助瀾而導致心慌,使得從早到晚狂吞各種營養品,或搶購名人掛保證販售的商品,這就真的大可不必。

據此,本解剖室給予這系列新聞以下評價:

註解與參考資料

  1. 我國藉由登機檢疫即時發現首例中國大陸武漢移入之嚴重特殊傳染性肺炎個案 指揮中心提升中國大陸武漢之旅遊疫情建議至第三級警告
  2. 因應本土疫情持續嚴峻,指揮中心自 110 年 5 月 19 日至 5 月 28 日止提升全國疫情警戒至第三級,各地同步加嚴、加大防疫限制,嚴守社區防線
  3. 【健康】不想染疫?名醫教你 5 招自救法:預防確診、快速康復!ft. 江守山醫師|下班經濟學 254
  4. COVID 感染完會有無敵星星?
  5. 「無敵星星」真的威!何美鄉再提綜合免疫力神威:不要恐懼被 OMICRON 感染!
  6. 疫情謠言鋪天蓋地,專家如何突破同溫層傳遞正確醫學知識?上億點閱醫師部落客經營新媒體平台心法大公開。專訪林氏璧(感染科醫師)
  7. 江守山醫師
  8. 江醫師健康鋪子/魚鋪子
  9. 名醫江守山詐健保費被解雇 他不滿告新光醫院確定輸了
  10. Beran A, Mhanna M, Srour O, Ayesh H, Stewart JM, Hjouj M, Khokher W, Mhanna AS, Ghazaleh D, Khader Y, Sayeh W, Assaly R. (2022). Clinical significance of micronutrient supplements in patients with coronavirus disease 2019: A comprehensive systematic review and meta-analysis. Clinical Nutrition ESPEN , 48, 167-177. doi: 10.1016/j.clnesp.2021.12.033.
  11. PubMed
  12. Vitamin D|COVID-19 Treatment Guidelines
  13. 健康網》糖友吃蜂蜜不會影響血糖值? 國健署:錯
  14. 江醫師健康鋪子/魚鋪子
  15. 無畏疫情來襲,食品製造業 109 年第 1 季產值逆勢成長 2.41%
科學新聞解剖室_96
37 篇文章 ・ 11 位粉絲
「科學新聞解剖室」是由中正大學科學傳播教育研究室所成立的科學新聞監督平台,這個平台結合許多不同領域的科學解剖專家及義工,以台灣科學新聞最容易犯下的10種錯誤類型作為基礎,要讓「科學偽新聞」無所遁形。已出版《新時代判讀力:教你一眼看穿科學新聞的真偽》《新生活判讀力:別讓科學偽新聞誤導你的人生》(有關10種錯誤的內涵,請參見《別輕易相信!你必須知道的科學偽新聞》一書)。

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從海洋移民到淡水的魚類,製造DHA的基因多更多!
寒波_96
・2019/07/10 ・3008字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 537 ・八年級

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魚住在水裡,卻不是隨便的水都能住。以居住環境來看,有些魚是淡水魚,也有些魚是海水魚,除了少數例外以外,多數魚類無法任意在淡水海水間切換。即使是經過較為長期的演化,順利由海水轉換為淡水魚也不是那麼容易。

魚類若是能由海洋前進陸地的淡水水域,擴大棲地,將相當有利,不過轉換環境往往不是那麼容易。一個原因是,比起海洋,淡水環境太沒有營養,例如海洋中豐富的 DHA,淡水水域通常比較缺乏。最近一項研究發現,營養不足的限制,有時候可以透過增加特定基因的數目來克服。1, 2, 3

三刺魚。圖/取自 ref 2

海水魚如果飲食缺乏DHA?母湯!

三刺魚(three-spined stickleback,學名 Gasterosteus aculeatus)是一種小魚,大部分住在海裡,卻也有些住在淡水的族群,分佈於亞洲、歐洲、美洲的陸地水域,是由海洋轉往淡水發展,適應成功的案例。

相比之下,三刺魚的近親,住在日本海的三刺魚(Gasterosteus nipponicus)卻只能住在海洋,不能住到淡水。日本的淡水水域也有三刺魚存在,不過遺傳分析發現牠們通通都是三刺魚,沒有日本海三刺魚。為求簡化,本文之後日本海三刺魚都簡稱為「日本魚」。

三刺魚各族群的親戚關係,所有住在淡水的族群都屬於 G. aculeatus,沒有 G. nipponicus(樹上沒有來自韓國的族群,所以沒有韓國魚,不用找惹)。圖/取自 ref 1

三刺魚可以適應淡水,近親日本魚卻不行。淡水和海洋環境相比,往往營養條件較差,尤其是多元不飽和脂肪酸含量較低,假如維持一樣的飲食方式,這類養分的攝取量或許會不足。DHA 是最常見的一種多元不飽和脂肪酸,研究團隊想要了解 DHA 對適應淡水環境的影響,於是以缺乏 DHA 的豐年蝦(Artemia)分別餵食人為養殖的兩種魚,結果差異非常明顯。

飲食缺乏 DHA 之下,日本魚的死亡率遠遠超過太平洋的三刺魚,特別是受精過後第 40 天時(差不多是自然狀態下迴游的時刻)。日本魚平常生活在多元不飽和脂肪酸充裕的海洋環境中,實驗結果指出,假如無法由飲食取得足夠的 DHA,牠們多半連活命都很難。

人為飼養三刺魚和日本魚,分別餵食有無 DHA 的食物,逐日的生還機率。日本魚在缺乏 DHA 的飲食下,抵抗能力最差。圖/取自 ref 1

環境營養匱乏,那就自己生產!

生物在體內合成多元不飽和脂肪酸的生產線,有一系列基因參與,其中一個基因叫作 FADS2,其產物是脂肪酸去飽和酶(fatty acid desaturase)。假如人為將一個 FADS2 基因塞進日本魚的基因組,即使飲食仍然缺乏 DHA,日本魚的生還機率也大大的增加;可見此一基因對於適應淡水相當關鍵。

缺乏 DHA 的飲食下,假如人為將一個 FADS2 基因塞進日本魚的基因組,可以使日本魚的生還率大增。論文的兩組實驗都得到類似的結果。圖/取自 ref 1

而各種魚的 FADS2 有何不同?在日本魚的基因組中,FADS2 位於 X染色體上(linkage group 19,簡稱 LG19),性染色體組合是 XX 的女生配備 2 個,XY 的男生只有一個。(其實三刺魚家族的性染色體演化非常複雜,不過只考慮性染色體上的 FADS2 基因的話,就是男生 1 個、女生 2 個,其他不用管那麼多)

三刺魚比日本魚又多出一個 FADS2 基因,而且位於體染色體上(LG12),因此女生一共有 4 個,男生有 3 個基因。比對不同魚類物種的 DNA 序列,可以得知 X染色體上是較為古老的 FADS2 基因,而體染色體那個是後來新複製誕生的基因。

日本魚和三刺魚,男生和女生的 FADS2 基因數目。圖/取自 ref 1

體染色體上的 FADS2 基因周圍區域,存在許多跳躍子(transposable elements),由此推論,體染色體上的年輕基因,很可能是原本 X染色體的 FDAS2 複製以後,再跳過去新形成的。

FADS2 基因在 3 種魚的染色體上的相對位置,三刺魚以外,日本魚和 G. wheatlandi 的體染色體上同一位置,都沒有 FADS2 基因存在。圖/取自 ref 1

透過基因複製,獲得入住淡水新環境的潛力

論文估計三刺魚較新的 FADS2 基因,或許已經誕生了 80 萬年。此一年代比三刺魚的太平洋、大西洋族群分家更早,而歐洲、美洲住在淡水的三刺魚,基因組上同一位置也有配備 FADS2,意謂此一基因誕生的年代,比三刺魚各族群分家,以及各自適應淡水環境還要更早。

由此研判,三刺魚多出參與合成多元不飽和脂肪酸的基因,或許一時沒有太明顯的影響,卻給了牠們適應淡水環境的遺傳潛力,讓牠們在不同機緣之下能順利登陸,拓展生存範圍。

各地三刺魚族群 FADS2 基因的相對數目。在多處淡水族群中,基因數目比太平洋族群更多。圖/取自 ref 1

論文提出一項有力的佐證:三刺魚 2 種只能住在海裡,缺乏淡水族群的親戚,日本魚和黑斑三刺魚(blackspotted stickleback,學名 Gasterosteus wheatlandi),牠們的體染色體都沒有另一個 FADS2 基因。因此擁有更多 FADS2 基因,非常可能是三刺魚從海洋順利轉進淡水的關鍵。

還有一點有趣的發現是,住在淡水的三刺魚與海洋的同類相比,許多個體還擁有更多個 FADS 基因;不過新增的基因卻與體染色體無關,而是 X染色體那個基因,又經歷更多次串聯複製所致。此一觀察更加突顯 FADS2 基因對適應淡水的重要性。

淡水環境比較匱乏,入住不易……啊啊啊抱歉跑錯棚惹。圖/取自 591房屋交易

在三刺魚及其近親的案例中,參與合成多元不飽和脂肪酸的基因 FADS2,與其能否適應淡水環境息息相關,但是會是三刺魚與眾不同嗎?

論文也比較許多種輻鰭魚(ray finned fish)的基因組,大致趨勢顯示,住在淡水的魚,FADS2 基因的數目普遍比只住在海水的魚更多,似乎有趨同演化的現象。看來魚類由海洋轉換為淡水的適應中,FADS2 應該時常扮演著重要角色。

生物遺傳基因的改變,有時候有助於適應新的環境,拓展生存範圍。魚類由海洋移民淡水,是個藉由基因複製,增進適應能力的有趣案例。另外值得一提,近來研究也發現,脂肪酸去飽和酶基因除了魚類以外,在人類演化史上也有一席之地;鑽研演化適應的研究者,不可忽視這群影響脂肪酸組成的基因。

延伸閱讀

參考文獻

  1. Ishikawa, A., Kabeya, N., Ikeya, K., Kakioka, R., Cech, J. N., Osada, N., … & Tezuka, A. (2019). A key metabolic gene for recurrent freshwater colonization and radiation in fishes. Science, 364(6443), 886-889.
  2.  Jumping gene gave fish a freshwater start
  3.  Freshwater find: Genetic advantage allows some marine fish to colonize freshwater habitats

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寒波_96
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