——水是生命之源

            火星上有生命吗？这个问题大家都充满了兴趣，现在越来越多的证据显示火星上曾经有过液态水，那颗星球上有过海洋，有过太阳系中最大的瀑布（有4000米高），有过大洪水；航天器拍的一张照片有个奇怪的形状就能在全球掀起一个热烈的讨论是否是生命的痕迹；马斯克希望在2025年把人类送上火星而不是月球；人类科学家寻找地外生命一直都是以是否存在液态水为前提，为什么水这么重要？为什么外星人不是喝汽油的？

        目前人类发现的化学元素都在周期表里，根据现有的知识，宇宙中的元素基本全在此。水有很多特点，是非常优良的溶剂，为反应提供良好的介质，在0-100℃之间保持液态的能力，相比甲烷（[-182.5 ℃]-[ -161.5 ℃]）、氨（[-77.73 ℃]-[-33.34 ℃]）以及其它成分，水具有非常合适的温度以及宽阔的液态温度范围，在这个区间内，化学反应既不会过快也不会过慢，传质和传热都很迅速。水还有一个很大的特点，其是少有的固态密度比液态密度更低的物质，这样就不会导致水完全被冻住。

人体中水分的含量接近70%（随年龄和性别有比较大的区别，婴幼儿水含量更高，老年人会更低一些），我们的机体内部是一个水性环境，细胞间质也是水性环境，几乎所有的细胞都浸润在水性液体中，物质的吸收基本是以溶于水被摄入的。比如我们吃的脂肪，进入肠胃之后，胆囊分泌胆汁将脂肪乳化溶于水，才容易将脂肪摄入体内。胆汁中含有的胆汁酸、胆固醇、磷脂都具有很好的乳化能力，我们知道，饱和脂肪酸相比不饱和脂肪酸的极性更低，乳化更难，所以摄入过多的饱和脂肪酸（例如动物油脂），胆囊需要分泌更多的胆汁来乳化，从而让更多的胆固醇进入血液，造成胆固醇升高，所以我们要少食用饱和脂肪酸。

当然也有例外，例如我们的皮肤表面是油性成分的。皮肤作为人体最大的器官，与外界的接触面积最大，其实是一层凋亡的角质层细胞由脂质连接形成一层疏水的保护膜，所以决定了皮肤最重要的功能不是吸收而是隔绝外界，避免物质进出身体，最重要的便是阻止水分的散失。

在《成分控》的公众号里有几篇文章，作者整理了关于必须脂肪酸的发现、治疗皮肤疾病证据方面的文献。当小鼠缺乏必须脂肪酸时，很快生病并最终死亡。表现为饮水量变为原来的2倍，新陈代谢却没有变化，水分都经皮损失掉了。作者详细解释了必须脂肪酸（亚油酸）在皮肤屏障中的作用，以及相关的人体实验数据，此处便不再赘述。

这也解释了几十年前的化妆品都偏油一些，因为那个时候生活物质水平不是很高，人们普遍比较缺油水，皮肤屏障能力较弱，需要更多的油脂来避免水分散失。如今我们摄入的脂肪含量足够，便不再需要高含量油脂的化妆品来锁住水分，当油含量比较高的时候，反倒觉得腻而不透气。现在大家更喜欢清爽的肤感，当然如果还能实现油脂般的润感就会更好了。

那细胞如何维持自己的水分呢？一般通过调节渗透压。当水中的溶质含量越高，渗透压会越高，渗透压低的部分的水分会流向高渗透压的区域。细胞通过调节无机盐例如钠钾离子来维持渗透压，血浆中含有的各种蛋白质、葡萄糖、无机盐来维持与外界的渗透压平衡，如果血浆的渗透压降低，血浆中的水渗透到血管外造成水肿，这也是眼袋浮肿的原因之一。

当然，我们知道，一定浓度的盐能够增加蛋白质的溶解性，但是当盐浓度过高，会导致蛋白质絮凝，俗称“盐析”，此时的蛋白质便丧失了活性（盐析的过程是可逆的，当盐的浓度降低后，蛋白质会重新溶解，活性一般不受影响），这是为什么呢？水的极性比较强，当盐溶于水会进一步增加水的极性，若水中含有一些非极性的物质或基团，比如油脂、疏水的蛋白质基团，会导致两相的相容性降低，从而具有相同极性的物质发生聚集。

那生活在极端条件下的生物如何来维持渗透压呢？他们主要积累一种称作“相容性溶质”的化合物，例如小分子糖、氨基酸（及其衍生物）、多元醇等成分，这些物质既可以提高胞内渗透压，又不会导致酶、细胞膜聚集而失活，不干扰基本的细胞过程和正常的新陈代谢。

                                                        图 蓝藻在高盐环境中的生存策略原理示意图

                                             “在高盐体系中，细胞要保持渗透压，导致水通过水通道蛋白流出，

                                           无机离子在细胞内积累，如此却会干扰大分子活性（包括蛋白质变性），

                                  对细胞代谢产生毒性。蓝藻和大多数微生物为了维持渗透平衡并直接或间接保护大分子，

                                             就通过排出盐离子并同时积累相容性溶质来适应这些条件。”

有一篇经典的文献，作者用磷脂单分子层模拟细胞膜，采用不同浓度的依克多因，在不同的渗透压下，观察细胞膜的絮凝情况。纯水里面，随着渗透压的提高，细胞膜磷脂凝聚越严重（黑色代表絮凝的磷脂），依克多因的浓度越高，细胞膜抗渗透压的能力越强。细胞膜的磷脂絮凝之后，便会丧失流动性，影响物质传递，酶的活性等等。而依克多因正是在高盐、强紫外、高温差的环境中生活的嗜盐菌为抵抗外界压力而积累的一种相容性溶质。它能保证细胞在高的渗透压下，细胞膜依然保持流动性，酶的活力不受影响。

当然说来说去，维持渗透压的目的在于保湿，防止生物膜、蛋白质、酶脱水失活。依克多因具有非常强大的修复、抗逆、抗氧化、抵抗紫外线等等的作用，归根结底是因为依克多因具有强大的保湿能力，使细胞即使在极端条件下也能行使正常的功能。

所以，关于护肤，我们有了一个主题：水及其重要，而护肤的前提在于保湿。我们的皮肤具有很强的自我调节能力，只要做好保湿，健康的皮肤都会自行修复。

当我们的皮肤吸满水分，变得非常饱满，就会熠熠生辉，相反，皮肤失水时，就会变得暗哑无光。这也是为什么我们敷完面膜之后，总会觉得脸一下子亮了许多，变得白白嫩嫩。

                                  图：暗哑皮肤和光洁皮肤的表观现象（图片来源于一丸的产品资料）

当然为什么我们直接用精华或者膏霜乳液达不到这个效果呢，这个主要是因为精华、乳液、膏霜中99%的水分并没有被我们吸收，而是蒸发了（无感蒸发，大家觉得一个护肤品很好吸收，其实它只是很好蒸发而已，透明质酸钠具有优秀的保湿能力，但比较黏，因为它络合水分的能力很强，导致水分蒸发没那么快，很多高分子的保湿剂都有这个现象）。而面膜在脸上形成一个密闭的空间，在15-20分钟的时间内，皮肤一直浸润在一个水性环境中，由于皮肤的渗透压较高，水分进入皮肤，细胞变得饱满，从而实现增白提亮的效果（手掌脚掌的角质层较厚，吸水膨胀之后会发皱）。不过水分子进入皮肤也是有一定难度，如果能用一些小分子的保湿剂例如多元醇、氨基酸（及衍生物）、磷脂等能携带水分子进入皮肤，效果会更明显。

频繁的敷面膜对皮肤也很不好，会导致皮肤水合度升高，我们知道皮肤水合度升高，渗透性会大大加快（角质层水含量达到50%，药物渗透性增加5-10倍），各种分子都很容易渗入皮肤，反而会让皮肤更加敏感。

说了这么多，并没有提到我们的主角——甘油葡糖苷，作为一种简单的小分子化合物，它也是生物在极端环境中积聚的“相容性溶质”，维持细胞的渗透压，保湿，抗逆等各种功效。它有很多种结构，但并不是每一种结构都能有一个好的功效，这也是这个原料在市场上如此混乱的原因。到底甘油葡糖苷具有什么样的结构和功效，如此简单的分子，为什么国际大牌卖到三千多一公斤，而国内居然有几十上百元的产品，我将在下回给大家做一个简单的分析，敬请期待。