海鱼，细胞与芯片：为什么吃鱼对健康那么重要？
辉格老师为野兽生活撰写的 “食物与人类” 专栏第8期，提到了一种假说：
“海产品提供的丰富DHA，为智人大脑发育创造了条件，使得供养如此硕大的大脑成为可能。”
有不少读者对这个说法感兴趣，毕竟故老相传，“多吃鱼会变聪明”，难道是真的？
简单的问题，往往有一个并不简单的答案。这个答案，跟三十年来生物学上最令人激动的发现有关，是又一个科学史上的好故事。
多吃鱼，吃对鱼，对健康有多重要，可能超出你的预期。但我不想只是干巴巴地告诉你，该吃哪些鱼，每天吃多少，我想把这个好故事分享给你，这个故事，就从细胞膜开始说起。（时间不够的盆友可以直接拉到底部，看该选哪些鱼。）
目 录
1 细胞膜：其实，我是个芯片
2 omega – 3: 实至名归万金油
3 三文鱼？虹鳟鱼？统统到我碗里来
4 别买鱼油了，还是省下钱去买鱼吧
01
细胞膜：其实，我是个芯片
在科幻小说《三体》中，想要占领地球的外星种族三体人，从遥远的半人马座发射两个质子到地球，就锁死了地球人的科技发展。因为他们掌握了操纵物质维度的技术，能把质子从十一维降到二维展开，在上面蚀刻电路。这样质子就变成了“智子”，也就是具有量子效应的超级计算机。
读过《三体》的读者都知道，这部作品的阅读体验就是“震惊，震惊，震惊”。突破想象极限的脑洞一个接一个。即使是这样，智子也是其中最迷人的脑洞之一。
但子曾经曰过，现实比虚构更精彩。想要惊掉下巴，不一定非要看科幻，读科学史的体验丝毫不差。比如，读了《Biology of Belief》（中译本《信念的力量》）之后，我的第一个想法是：擦，原来现实中真的存在“智子”的低配版，那就是我们熟悉又陌生的 —— 细胞。
质疑细胞核
问你一个问题：从事科学研究，最需要具备什么品质？
可能有人选择才智和天赋，有人选择恒心和毅力。我的选择是，勇敢。勇于质疑权威，不为看似不可撼动的经典理论所束缚，甚至勇于否定以前的自己，才能做出突破性发现。
《信念的力量》的作者，布鲁斯·立顿（Bruce Lipton，对就是立顿茶包的那个立顿），细胞生物学教授，斯坦福大学医学院研究员，无疑就是一个具有非凡勇气的科学家。
Ph. D Bruce Lipton
《信念的力量》
半个多世纪来，从学界到普通人，普遍接受这个说法：DNA描绘了生命的蓝图，定义了我们是谁，因此，储存DNA的细胞核是细胞最重要的组件，堪称细胞的“大脑”。
但立顿教授说：
不对！细胞核不是细胞的“大脑”，细胞膜才是！细胞核只是细胞的“性器官”！
面包、黄油和去核橄榄
为了方便我们这些外行了解细胞膜的结构，立顿教授用面包、黄油和去核橄榄设计了一个道具。
细胞膜是由磷脂双分子层构成的，磷脂分子的磷头，是亲水性的；脂尾，是疏水性的。上下层磷脂分子的脂尾靠近，形成一个脂肪层。
磷头分开两侧，一侧与细胞外液接触，一侧与细胞内的细胞质接触。就好比一个黄油夹心三明治，两侧的面包就是磷头，中间的一层黄油，是脂肪层。
如果把含有染料的液体倒在这个三明治上，显然，染料可以渗透面包层，却渗不进脂肪层。好比血液中的一些营养物质，拿葡萄糖分子来说吧，它们是亲水性的，所以不能穿过细胞膜的脂肪层进入细胞内部。回想一下，最后葡萄糖是怎么进入细胞的呢？
是镶嵌在黄油上的去核橄榄发挥了作用。它形成了一个通道，染料可以经这个通道穿过脂肪层。细胞膜上也镶嵌着各种各样的“去核橄榄”，比如我们熟悉的胰岛素受体，为携带葡萄糖的胰岛素开辟一条通道，使血液中的葡萄糖能进入细胞内部。
细胞膜上的“去核橄榄”，叫做整合膜蛋白。除了受体（receptor）外，还有一种膜蛋白叫做效应器（effector）。
受体不是通用的。胰岛素受体不能给雌激素打开通道，多巴胺受体也不会给血清素打开通道。一个萝卜一个坑，一把钥匙开一把锁。
效应器的作用也各不相同。比如转运蛋白，是送快递的，帮忙把亲水性的化合物，比如葡萄糖、氨基酸、离子、药物等，从细胞膜外运输到细胞膜内；细胞骨架蛋白，是做教练的，可以调节细胞的形状，控制细胞运动；还有酶，是搞基建的，拆拆建建，负责分解或合成分子。
这些受体和效应器，形成了一种“刺激 – 反馈”机制。如果把细胞看成一个独立的生物体，受体相当于它的感官神经，效应器相当于运动神经。一个细胞膜上有成千上万个膜蛋白，它们协同工作，根据外界环境信号的刺激来 决策 细胞应该做出怎样的反应。
对一个生物体来说，这该是哪个器官的职责？毫无疑问，是大脑。
反观细胞核中的DNA，确实指导蛋白质（包括受体和反应器这些膜蛋白）的合成，但是并不能控制细胞的活动。转录，复制，新的蛋白质生成，细胞分裂 —— 这个功能，确实类似子宫。
细胞分裂
如果细胞膜被破坏，细胞会凋亡。甚至只是某些膜蛋白失灵，这个细胞的活动就不再正常，比如胰岛素抵抗，就是胰岛素受体失灵的结果。如果把细胞核移出呢？无核的细胞仍然能进行生命活动，只是不再分裂生殖罢了。
那细胞膜“大脑”是如何工作的呢？注意，故事的高潮部分就要来了。
1985，加勒比海边的顿悟
科学发现有时候依赖“顿悟”，立顿教授也经历过自己的“天启”时刻。
1985年，立顿教授在一个加勒比海岛上的医学院教生物学。某一天的凌晨两点，他翻阅自己多年来关于细胞膜的生物学、化学笔记，思考着困扰已久的问题 —— 细胞膜究竟是如何处理信号的。
立顿教授注意到，磷脂分子排列得像接受检阅的卫队一样整齐。在化学上，如果一个结构的分子排列很规则，形成重复的图形，这个结构就叫做晶体。除了坚硬的固态晶体，比如钻石、盐，还有液态晶体，比如用来制造液晶显示屏的晶体。
大家都看过阅兵式。虽然每个士兵都单独行动，但他们排列得如此整齐，即使在拐弯的时候也能保持完美的队形。细胞膜的磷脂分子也类似，即使流体膜在动态地改变形状，磷脂分子的排列方式也没有改变。于是，立顿教授写下第一点：
细胞膜是液晶。
接着，他又想到，如果只有磷脂分子，就像只有面包和黄油的三明治，染料不能通过黄油层，这是一种非导体。但是在黄油里安上去核橄榄后，也就是细胞膜上有了膜蛋白后，营养物质就可以在受体和转运蛋白的帮助下进入细胞内部，细胞内的一些代谢废物也可以排出，于是，立顿教授写下第二点：
细胞膜是半导体。
再进一步。膜蛋白中的受体就像一道“门”，而某类效应器，比如转运蛋白，其实是“通道”。于是，第三点：
细胞膜包含 “门” 和 “通道” 。
立顿教授回顾了自己对细胞膜的三点描述，综合起来是：
The membrane is a liquid crystal semiconductor with gates and channels.
细胞膜是一种包含 “门” 和 “通道” 的液晶半导体。
盯着自己写下的这句话，立顿教授觉得好像在哪儿看到过。是哪里呢？他的目光扫过书桌，扫过自己的第一台电脑 —— 1984 年苹果公司发售的首款Mac电脑，电脑旁是一本说明书《了解你的微处理器》。一个念头闪过，立顿博士翻到对计算机芯片的定义，书上赫然写着：
A chip is a crystal semiconductor with gates and channels.
芯片是一种包含 “门” 和 “通道” 的晶体半导体。
细胞膜和芯片具有相同的结构！每个细胞就是一个微微微型电脑！
在凌晨的加勒比海岛，立顿教授独自消化着自己这个惊人的发现。那一刻，让我想起《三体》中的叶文洁发现太阳是个信号放大器的时刻，想起罗辑发现了宇宙至高秘密黑暗森林法则的时刻。不同的是，这个时刻在历史上真实存在过，是人类运用理性窥见了自然奥秘的又一高光时刻。
12年后，一项发表在《自然》上的实验证实了立顿教授的猜想【1】。近二十年来，对细胞膜和膜蛋白的研究已经发展成为一个生物学的重要分支：细胞信号转导。一个著名的应用就是研制抗癌靶向药物。
02
omega - 3：实至名归万金油
不是在讲为什么要吃海鱼吗？绕这么一大圈，跟吃海鱼有什么关系呢？
因为海鱼富含 omega-3 多不饱和脂肪酸。除了辉格老师提到的DHA，还有EPA。人体不能自行产生 omega-3 脂肪酸，所以这是一种必需脂肪酸。
omega-3 脂肪酸恰好是细胞膜的重要成分，尤其在大脑、心肌和视网膜的细胞膜中，omega-3 脂肪酸占比达到 30% 以上（还有约50%是蛋白质）。了解了立顿教授的发现，你已经知道，细胞膜才是细胞的大脑，负责对环境信号做出反馈。
所以，omega-3 神通广大，研究 omega-3 影响大脑、心脏、眼睛和炎性疾病的论文，都一抓一大把，毕竟无论哪个器官说到底都是细胞构成的。
抗击慢性炎症
和 omega-3 一样，omega-6 也是一种必需脂肪酸，尤其是花生四烯酸，能够催化血栓素、前列腺素等化合物。这些化合物能活化白细胞和血小板，诱导支气管收缩等，这本来是好功能。
但是现代的食用油绝大部分属于种子油，含有过多omega-6 脂肪酸。Omega-6 和omega -3 合理的摄入比例不应该超过 5:1，而现代人的摄入比例高于 20:1。
这升高了身体的慢性炎症水平，哮喘、类风湿关节炎和动脉粥状硬化等炎性疾病的发病率持续上升。
Omega-3 可以在细胞膜上取代花生四烯酸，与它竞争产生血栓素等化合物的酶，干扰花生四烯酸的代谢，这正是 omega-3 的核心抗炎作用【2】。
调节膜蛋白功能
比如一种叫做视紫红质的视网膜蛋白，在富含 omega-3 的细胞膜中更有效。
另一个例子，是 omega-3 能抑制心肌细胞膜上钠、钙离子受体蛋白的活性，这可以在一定程度上阻止心率失常，对冠心病可能引发的猝死有保护作用【2】。
越来越多的研究表明，omega-3 影响着健康的各个方面【3】：
◆ 促进婴儿大脑生长和发育。孕妇摄入充足的 omega-3，有益于孩子的智力发育，能够降低 ADHD，自闭症和脑瘫的风险。
◆ 有益心脏健康。摄入充足的 omega-3 可以降低 15-30％ 甘油三酯；可以降血压，提高 HDL 载脂蛋白水平；可以防止血小板聚集，有助于防止血栓的形成；帮助保持动脉平滑，修复动脉损伤，防止硬化动脉斑块形成。
◆ 防止大脑老化。帮助大脑形成更多的灰质，即处理信息、记忆和情绪的脑组织；这能预防年老造成的认知功能衰退，降低阿茨海默症患病风险降低。
◆ 保护眼睛。能降低黄斑变性风险，黄斑变性是造成永久性眼损伤和失明的主要原因之一。
03
三文鱼？虹鳟鱼？统统到我碗里来
2016年发表的一项研究，通过检测各主要国家人口血液中的 omega-3 脂肪酸的含量，绘制出一幅全球 omega-3 摄入水平地图【4】。
绿色：高；黄色：居中；橙色：低；
红色：极低；灰色：尚无统计
结果显示，只有居住在日本、格陵兰岛、斯堪的纳维亚等少数沿海地区的人，摄入了较多的 omega-3 脂肪酸。中国人的摄入水平是“低”。
这项研究发出警告，omega-3 摄入不足，是全球慢性病发病率持续走高的因素之一。
Omega-3 的食物来源不多，亚麻籽、核桃含有一些 ALA 形式的 omega-3，但是在人体中的转化率不到 5%。草饲的牛羊肉、鸡肉、鸡蛋，一些海藻中含有少量的DHA和EPA。最优质的来源还是富含脂肪的海鱼。
FDA推荐标准
每周应该吃不少于 340克富含omega – 3 的海产品
NIH推荐标准
每天应摄入 650 毫克 EPA 和DHA，其中不少于 215 毫克应该来自于 DHA
NIH: 美国国立卫生院
FDA: 美国食品药品监督局
虽然前段时间因为虹鳟鱼被划为三文鱼闹得沸沸扬扬，但是虹鳟鱼的 omega-3 含量还是可以哒，注意做熟了再吃就行啦。此外，三文鱼、沙丁鱼、青鱼的 omega-3 含量也很高，推荐食用。
按照每 100 克中 omega-3 含量从高到低排列
04
别买鱼油了，省下钱买鱼吧
看到这儿啦？相信你对文章开头的问题，“多吃鱼会不会变聪明”已经心里有数。
不过，大多数人并没有住在沿海地区，海鱼可能不好买，吃鱼油补剂看上去是一个方便的选择。
遗憾的是，omega-3 是一种极不稳定，极易氧化的油脂，经过加工提取后，绝大多数鱼油补剂的效果远逊于直接吃海鱼。有多项研究表明【5】【6】，吃鱼油补剂的效果跟安慰剂没差别，也就是说，吃鱼油并无卵用。
所以，还是省下买鱼油的钱直接吃鱼吧。怕麻烦可以选金枪鱼和沙丁鱼罐头，周末有空了给自己和家人做点儿新鲜海鱼，美味又健康。
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参考文献
1. Cornell BA, et al., "A biosensor that uses ion-channel switches", Nature. 1997 Jun 5;387(6633):580-2.
Marc E. Surette, "The science behind dietary omega-3 fatty acids", CMAJ. 2008 Jan 15; 178(2): 177–180.
3. Mahabaleshwar V. Hegde, Anand Arvind Zanwar and Sharad P. Adekar, "Omega-3 Fatty Acids: Keys to Nutritional Health", Springer International Publishing Switzerland 2016
4. Ken D.Stark et al., "Global survey of the omega-3 fatty acids, docosahexaenoic acid and eicosapentaenoic acid in the blood stream of healthy adults", Progress in Lipid Research Volume 63, July 2016, Pages 132-152
5. Theingi Aung et al., "Associations of Omega-3 Fatty Acid Supplement Use With Cardiovascular Disease Risks Meta-analysis of 10 Trials Involving 77 917 Individuals", JAMA Cardiol. 2018;3(3):225-234
6. https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMoa1804989
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