大家都听过 DHA（docosahexaenoic acid，中文为二十二碳六烯酸），它和 EPA（eicosapentaenoic acid，二十碳五烯酸）一样，都属于多元不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acid，简称 PUFA）。这类长链的脂肪酸分子及其衍生物，对于人体运作相当重要，在神经系统的发育与维系、细胞膜状态、讯息传递分子的制造与作用等方面，都扮演重要的角色。
多元不饱和脂肪酸－直接吃，或自制
人类如何获得多元不饱和脂肪酸？有两个方式。一是借由饮食摄取，直接由食物中取得；多种鱼类、肉类、海洋哺乳类中，富含多元不饱和脂肪酸，人类吃下鱼油，也就一起吃下当中的脂肪酸。另一种方式是人体自己合成，把较为短链、双键数较少的脂肪酸原料，透过酵素转化为更长链、双键数较多的产品。
由此可以看出，影响脂肪酸摄取与加工，至少有两个关键因素：饮食（环境）与酵素（遗传基因）。饮食不同会导致人体对加工脂肪酸，产量的需求不一；不同个体的酵素作用力差异，也会影响该摄取多少脂肪酸；两者又可能互相影响。
“多元”“不饱和”“脂肪酸”是什么意思？脂肪酸是由碳组成，一端为“羧基”的长链分子；不饱和（unsaturation）是与“饱和（saturation）”对照的概念：脂肪酸的碳链分子上，没有双键称作饱和，有双键称为不饱和；只有一个双键，叫作单元不饱和，超过一个双键，就是多元不饱和。
不饱和脂肪酸又可分为 ω−3、ω−6、ω−9 等。假如碳链上第一个双键的位置，与没有羧基的另一端开头，距离是 3 个碳，称作 ω−3 脂肪酸；差距 6 个碳，叫作 ω−6 脂肪酸。比方说脂肪酸全长 20 个碳，第一个双键在第 17 号碳，这就是 ω−3；第一个双键在 14 号碳，就是 ω−6。
去饱和酶－生产不饱和脂肪酸的酵素
要将脂肪酸变得更不饱和，亦即加上更多双键，人类与其他动物都仰赖“去饱和酶（fatty acid desaturase，简称 FADS）”这个酵素。人类共有 3 个去饱和酶基因：FADS1、FADS2、FADS3，都位于第 11 号染色体上（11q12-13.1），呈串联排列。
目前 3 个基因中，对 FADS3 的认识很少，研究集中在 FADS1 与 FADS2。这两个基因皆具备去饱和的酵素活性，都能以ω−3 和 ω−6 脂肪酸为原料，不过两者的受质不一样，因此也会制造出不同的产物。
由于去饱和酶的产物－各种键长与双键数不同的不饱和脂肪酸，对人类的生存和发育相当重要，所以这些基因在演化上，或许也常常成为受到天择力量作用的目标。近来基因体学在定序与分析方面都突飞猛进，加上获得愈来愈多古代，及现代族群的基因组，使得不少研究着重于寻找哪些基因、在哪些族群中，曾受过天择影响。不意外地，数个已发表的研究中，都看得到去饱和酶的踪影。
比“出非洲”更早存在的多样性
全人类都源自非洲，如今所有非洲以外的人皆可追溯到，一小群数万年前离开非洲的移民。遗传学家发现，非洲族群绝大部分遗传特征，都带着本来（ancestral）的版本，而非洲以外的各地族群，则是配备后来衍生的变异（derived）；这与人类离开非洲后数万年来，历经过许多与家乡不同的环境，需要重新适应，因此累积新的遗传变异有关。
然而，去饱和酶在各地的分布状况，却不符合常见的模式。2012 年发表的研究比较了人类的猿猴亲戚：恒河猴、大猩猩、黑猩猩，还有千人基因组计划（1000 Genomes Project）第一期资料中的各地人类族群，发现现代人中存在两款去饱和酶基因，一种祖先型，另一种是衍生型 [2]。
非洲族群中，多数人的两个对偶基因都是衍生型，少数则是各一个祖先与衍生型，几乎没有人两个皆为衍生型。相对地，非洲以外的族群，尽管也以衍生型较多，却也有相当比例人口属于祖先型，甚至美洲原住民中，几乎所有人都是祖先型。
由此研究可以推论，人类去饱和酶的两种变异，应该在离开非洲以前已经存在，现在的分布状态，是各地族群后来不同的发展所致，或许受到随机因素影响，也可能与不同地区的饮食状况有关，但究竟如何有关，却不容易回答－毕竟这是历时几万年之久，牵扯环境与基因交互作用的复杂问题。
2017 年发表的论文，让事情显得更不单纯 [3]。此研究纳入取自阿尔泰地区，灭绝多时的 2 种古代人种的基因组－尼安德塔人和丹尼索瓦人一起比较，结果发现丹尼索瓦人带着祖先型，尼安德塔人却带着衍生型！智人至少在 40 多万年，更可能超过 70 万年前就跟他们分家了，意谓去饱和酶的 2 种变异，或许已经存在非常非常久。
如今千人基因组计划迈入第三期，发展到 2504 个样本（《千人基因组计画人类史上最伟大的资源共享》）；另外还有如西蒙斯计划、爱沙尼亚计划等大规模的定序计划（《人类离开非洲的迁徙，都记录在基因组》），加上许许多多定序资讯发表，可供分析的样本愈来愈多。
有了这么多样本，遗传学家没让大家失望。目前我们知道，去饱和酶基因在格陵兰的伊努特人、南亚，以及欧洲族群中，都分别受到选汰力量影响过。相当有趣的是，同样的基因在不同族群中，似乎曾发生过截然相反的变化。
文 / 寒波
油脂人生（下）：千变万化，屡受选汰的去饱和酶参考文献：
1. Zhang, J. Y., Kothapalli, K. S., & Brenna, J. T. (2016). Desaturase and elongase-limiting endogenous long-chain polyunsaturated fatty acid biosynthesis. Current Opinion in Clinical Nutrition & Metabolic Care, 19(2), 103-110.
2. Ameur, A., Enroth, S., Johansson, Å., Zaboli, G., Igl, W., Johansson, A. C., … & Meitinger, T. (2012). Genetic adaptation of fatty-acid metabolism: a human-specific haplotype increasing the biosynthesis of long-chain omega-3 and omega-6 fatty acids. The American Journal of Human Genetics, 90(5), 809-820.
3. Buckley, M. T., Racimo, F., Allentoft, M. E., Jensen, M. K., Jonsson, A., Huang, H., … & Jørgensen, M. E. (2017). Selection in Europeans on fatty acid desaturases associated with dietary changes. Molecular biology and evolution.
（作者部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名的粉丝团《同名的粉丝团》，欢迎参观、拍打、与喂食）
