光鲜靓丽的装饰,掩盖不住头发里透出的贫穷

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  你吃了什么,头发知道。通过测定头发中的同位素,美国科学家发现,在经济地位低的地区,人们吃了更多肉食。

  

  图虫创意

  作者 | 欧阳宇 姚迦文

  当我们陷入经济低谷,为了给自己打气,我们可能会精心打扮,尽力修饰,让自己显得不那么窘迫。但令人尴尬的是,头发却可能出卖我们。

  最近来自美国的一项研究发现,头发会暴露一个人的饮食情况。通过分析头发中的氨基酸同位素,研究人员发现,贫穷地区和富裕地区人的头发成分不同。廉价食品会在头发里留下印记。

  研究详情发表在8月的《美国科学院院报》。

  头发揭露饮食秘密

  科学家们从不同地区收集了约700人的头发,并对其成分进行分析。结果发现,在经济较差的地区,人们吃了较多的肉食。而这些肉食来自用玉米集中饲养的动物。

  因为在美国,这种肉食十分便宜。所以,它显示的其实是人们的生活成本。背后反映的是所在地区的社会经济地位。

  为什么他们可以得到这些信息呢?

  头发和我们身体里的其他组织一样,是由我们摄入的东西组成的。不过,它有自己独特的代谢周期,所以能记录丰富信息。

  不管是头发还是汗毛,人体毛发主要由角质蛋白组成,约占总重的97%。这些角质蛋白由毛囊下部的毛母质细胞中合成并分泌。在毛发生长过程中,毛囊通过毛母质包围的毛乳头中的毛细血管,将营养物质源源不断地输送给毛母质细胞,然后固定到毛发(毛干)里。

  

  毛囊的毛乳头中包含毛细血管,提供毛发生长所需的营养。|图虫创意

  毛发就像一串加密电文,从它的物质结构,就可以看到机体的营养信息,并以此推测其健康情况。当然,也包括其他代谢相关信息,如吸毒、注射药物、服用兴奋剂等。

  由于在各种毛发中,头发具备最长的生长周期,一般2~7年,最长20多年,因此成为最长的那串电文。一位长期不剪头发的女士,她的头发甚至可以记录好几年的信息。

  用头发分析一段时间的饮食,就更不在话下了。

  

  像这种超级长发(16.8米,美国Asha Mandela,是目前头发最长的人),大概能记录半辈子的信息了。|来自网络

  同位素是“电文”密码

  科学家们是通过稳定同位素技术揭示这个秘密的。具体而言,是通过头发里碳和氮的稳定同位素。

  碳和氮是生命的基础元素,是人体蛋白质(更小单元为氨基酸)的重要组成部分。在我们头发的角蛋白质中,就含有相当多的碳和氮。

  其中,碳来自植物的光合作用。无论吃肉,还是吃素,食物中的碳都是由植物固化,然后经由食物链进入人体。

  而不同途径的光合作用,会固定不同比例的碳同位素。

  12C和13C是自然界中的两种稳定的碳同位素。它们质子数相同、中子数不同,都不具有放射性,但物理性质小有差别。现代仪器可以察觉出其比例的微小变化。

  不同植物因为有不同的光合作用途径(对13C有不同的排斥作用),所以固定的13C和12C的比例也不同。通过测定碳的同位素数值,就可以反映食物中的碳原子来源于哪种植物。

  这次研究就发现,在美国经济水平较低的地区,人们头发中的碳很大一部分来自玉米。玉米是一种C4植物(光合作用最初产物是四碳化合物),它的光合作用比小麦、大豆等C3植物(光合作用最初产物为三碳化合物)更强一些,13C比例也相对较高。牲畜吃了玉米饲料之后,变成肉食被端上美国人的餐桌。

  

  玉米是C4植物,光合作用更强一些。C4植物目前仅有几种,包括玉米、甘蔗和高粱等。绝大多数植物,如水稻、小麦、棉花、大豆等,都是C3植物。|图虫创意

  另外一个测试的是氮同位素,它在食物分析中同样有重要作用。氮同位素同时受食物和生物自身新陈代谢的影响,机体在代谢过程中会优先排出14N,因此15N会随食物链而富集,层级越高,15N的比例就越高。通过测定氮的同位素数值,就可以指示生物在食物链中所处的层次。

  这两种元素的同位素测定,可以揭示人们的饮食结构,包括食物来源、每种食物在整体食物中所占的比例等。

  毛发反映经济趋势

  由于头发的代谢周期较长,取材方便且材质稳定,因此有其他检测物无法企及的优势。

  比如,动物呼出气体和血液同位素值只能反映几小时到几天的信息,时间跨度上不如毛发;脂肪和肌肉虽然能反映几周到几年(和毛发相当)的信息,但采样没有这么方便;骨骼、牙齿能反映几十年甚至一生的信息,但采样就更别提了。

  

  牙齿和骨骼能保留最长时间的信息,但采样基本不用考虑。|图虫创意

  毛发能较长时间地如实记录人们的饮食情况,这对研究诸多问题都有重要价值。

  例如,在本研究中,通过各地区间的饮食结构差异,可以了解人们生活成本、家庭收入和社会经济地位的差异。对于不同国家和地区,各个社会阶层的饮食结构有所不同,根据当地的饮食习惯,结合头发信息,就可以判断一个地方的不同人群的经济状况,对当地的总体经济情况进行一个评估。

  并且,由于头发的生长周期较长,它可以保存更久的信息,让我们不仅能知道当地最近的经济发展,还可以追溯到更早的情况。通过一个地区居民的饮食历史,甚至可以推断出当地的发展历史。

  另外,毛发信息对于一个地区的健康风险评估也有重要参考价值。因为过多摄入动物源性蛋白质对人类健康存在负面影响,比如,增加心血管疾病发病率、导致死亡率上升等。利用毛发信息,我们就可以将个人饮食中动植物蛋白比例进行量化分析,确定他们的饮食结构,从而更好地指导各地区的健康饮食和降低健康风险。

  在中国的很多贫困地区,为了儿童的健康成长,国家出资改善当地儿童的伙食。通过头发中的同位素,我们就能知道,这笔钱是否真正用到了实处,从另一方面对其进行监督。

  

  实际上,在过去,稳定同位素技术作为一种比较成熟的技术,已经被广泛应用于生态学和环境科学的各个领域。特别是在动物食物来源的确定、食物链与食物网的构建以及动物的迁徙活动等领域。

  在医学检测、农业评估、考古等领域,稳定同位素技术也应用颇广。例如,它被用于诊断病人的代谢变化,估测农作物的最佳施肥时间,确定灭绝物种的食性等。

  近年来,随着现代仪器的发展和检测灵敏度的提高,毛发检测在法庭科学中也越来越受到重视。

  比如,毛发分析可用于排除或证明吸毒成瘾,分析酒后犯罪行为,诊断慢性重金属中毒,以及分析死亡病例等。我国自2017年开始,已将“人体毛发样品中检出毒品成分”作为公安机关认定其吸毒成瘾的重要依据。

  2017年5月,韩国明星朴有天还因为一根腿毛坐实吸毒。当时他急匆匆染了头发(并没有什么用),做了全身脱毛,但终归没逃过法网恢恢。

  未来,借助先进的稳定同位素技术挖掘信息,相信我们还可以解决更多更复杂的社会、科学问题。

  文章由“十点科学”(ID:Science_10)公众号发布,转载请注明出处。

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