回顧人類進(jìn)化史
發(fā)現(xiàn)飲食與運(yùn)動(dòng)的真相
1782年冬天，法國化學(xué)家Antoine Lavoisier和他的數(shù)學(xué)家朋友Pierre-Simon Laplace將小豚鼠放進(jìn)了世界上第一個(gè)量熱計(jì)中。隨后，他們將雪堆入量熱計(jì)雙壁間，比較豚鼠身體熱量融化雪的速率與它呼出二氧化碳的速率，由此發(fā)現(xiàn)了新陳代謝現(xiàn)象。自此，我們成長、繁殖和運(yùn)動(dòng)的生命之力得到了科學(xué)測(cè)量。從那以后，人類生理學(xué)家和進(jìn)化人類學(xué)家就一直在計(jì)算卡路里。
美國杜克大學(xué)Herman Pontzer（簡稱“Pontzer”）教授致力于探索人類的進(jìn)化方式，研究人類和其他靈長類動(dòng)物的生理學(xué)，進(jìn)而了解生態(tài)、生活方式、飲食和進(jìn)化史如何影響人類新陳代謝和健康。為此，Pontzer團(tuán)隊(duì)開展了遍訪全球式的代謝研究，測(cè)算了坦桑尼亞的狩獵采集者、美國東海岸的城市居民、亞馬遜的園藝家以及北美頂級(jí)馬拉松運(yùn)動(dòng)員卡路里燃燒量，還將代謝科學(xué)的工具帶出實(shí)驗(yàn)室，探索了人類遠(yuǎn)親黑猩猩、倭黑猩猩、大猩猩和紅毛猩猩的熱量消耗情況。Pontzer團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果顛覆了人們對(duì)機(jī)體如何消耗卡路里以及運(yùn)動(dòng)和飲食如何影響新陳代謝和健康的理解。
2010年，Pontzer研究團(tuán)隊(duì)在Proceedings of the National Academy of Sciences（PNAS）上發(fā)表了題為“Metabolic adaptation for low energy throughput in orangutans”的研究成果（圖1）[1]。此項(xiàng)研究以人類進(jìn)化遠(yuǎn)親-類人猿為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，通過測(cè)試猩猩、人類和其他哺乳動(dòng)物之間能量消耗的差異，反映生活史差異對(duì)新陳代謝的影響。
圖1 研究成果（圖源：PNAS）
在此項(xiàng)研究中，研究人員使用雙重標(biāo)記水（Doubly Labeled Water，DLW）方法測(cè)量了紅毛猩猩在2周內(nèi)的每日能量消耗（Ddaily Energy Expenditure，DEE），以測(cè)試紅毛猩猩之間的生活史差異是否源于能量攝入或分配的差異。結(jié)果表明：
● 紅毛猩猩雖然運(yùn)動(dòng)量大，但DEE值很低，是除樹懶以外的哺乳動(dòng)物所測(cè)得的最低值，其較低的DEE值是由較低的靜息代謝所致；
● 與其他哺乳動(dòng)物相比，靈長類動(dòng)物的生長和繁殖率通常較低，這可能部分源于能量攝入的減少，以避免在食物匱乏時(shí)期挨餓，而不是能量分配的變化造成的；
● 圈養(yǎng)和保護(hù)區(qū)中的紅毛猩猩有充足的食物供應(yīng)，但仍具有與野外紅毛猩猩相似的代謝率。
針對(duì)此項(xiàng)研究結(jié)果，Pontzer表示：“紅毛猩猩是'猿族’中的樹懶，人類擁有相對(duì)較高的DEE，表明其可能已經(jīng)適應(yīng)了相對(duì)較高的能量攝入量，古人類譜系中加速的新陳代謝率與人類的高繁殖率和高腦容量相一致。”
2012年，Pontzer研究團(tuán)隊(duì)在PLOS ONE上發(fā)表了題為“Hunter-Gatherer Energetics and Human Obesity”的研究成果（圖2）[2]。該項(xiàng)研究以非洲最后一個(gè)仍以狩獵和采集為生的部落——坦桑尼亞的Hadza部落為研究對(duì)象，通過對(duì)比現(xiàn)代西方生活方式和原始部落生活方式，探索西方生活方式的哪些方面對(duì)人類來說是構(gòu)成肥胖的最大風(fēng)險(xiǎn)。
圖2 研究成果（圖源：PLOS ONE）
人類通過狩獵和采集食物，生存并進(jìn)化了數(shù)千年，在此過程中食物可能會(huì)稀缺，所以在狩獵和采集食物上需花費(fèi)大量精力，因此人體必須善于安排卡路里的消耗。Hadza人的生活方式與我們祖先的生活方式相似，他們主要使用弓箭、小斧頭和挖掘棒徒步狩獵和采集，無需借助現(xiàn)代工具或設(shè)備。Hadza人的日常生活消耗極大，為了獲取食物，女性平均每天行走8公里，男性則行走14公里，這比一般的現(xiàn)代人類一周步行量還要大。很多人認(rèn)為，Hadza人運(yùn)動(dòng)如此活躍，身體每日的能量消耗一定非常高，可事實(shí)卻并非如此。
在此項(xiàng)研究中，研究人員通過讓受試的Hadza人喝下用氘和碳-18替代了原本的氫和氧的同位素標(biāo)記水來采集Hadza人的尿液，分析平均每日總能量消耗（Total daily Energy Expenditure，TEE）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：
● 無論男女，Hadza人的TEE都與現(xiàn)代社會(huì)人類非常接近，大量的體力活動(dòng)并沒有增加Hadza人的TEE，反而與久坐辦公室的工作人員一樣多；
● Hadza人非?；钴S且精瘦，體脂百分比處于西方規(guī)定的人群正常健康范圍底端；
● TEE可能是人類物種相對(duì)穩(wěn)定且受限制的生理特征，它是人類進(jìn)化的遺傳產(chǎn)物，不受我們多樣化生活方式的影響。
針對(duì)此項(xiàng)研究，研究團(tuán)隊(duì)表示：“我們的新陳代謝在能量消耗方面沒有很大的回旋余地，所以在不改變飲食的情況下進(jìn)行更多運(yùn)動(dòng)不會(huì)導(dǎo)致體重明顯減輕?！?/strong>
無懼激怒利益相關(guān)者
Pontzer提出運(yùn)動(dòng)的“能量守恒”
Pontzer認(rèn)為現(xiàn)代媒體和商業(yè)宣傳的健康飲食心法和運(yùn)動(dòng)鍛煉身法，并不能完全實(shí)現(xiàn)收縮不理想腰圍，恢復(fù)健康和活力，塑造完美新陳代謝的承諾，其失敗的共性在于對(duì)人體新陳代謝本身有根本性誤解。人體不是簡單燃燒卡路里的機(jī)器，簡單到主人能輕松操縱它們以保持苗條身形和良好狀態(tài)。實(shí)際上人體是復(fù)雜且動(dòng)態(tài)的代謝系統(tǒng)，是通過漫長的進(jìn)化而獲得的“精細(xì)作品”。通過近30年的研究，Pontzer發(fā)現(xiàn)：不管生活方式如何，身體都在努力將每天燃燒的卡路里值保持在一個(gè)限定的范圍內(nèi)，人體似乎會(huì)通過減少其他任務(wù)的能耗來應(yīng)對(duì)每日運(yùn)動(dòng)量的增加。Pontzer的言論激怒了一些利益相關(guān)者，但他公開表示不懼挑戰(zhàn)與質(zhì)疑。
2019年6月5日，Pontzer研究團(tuán)隊(duì)在Science Advances發(fā)表題為“Extreme events reveal an alimentary limit on sustained maximal human energy expenditure”的研究結(jié)果（圖3）[3]。研究發(fā)現(xiàn)在持續(xù)的、大強(qiáng)度耗能的情況下，人體的代謝水平會(huì)降低，并趨于一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)。最終的穩(wěn)定狀態(tài)只有基礎(chǔ)代謝率，也就是維持基本生命所需的最低能量消耗的2.5倍。
圖3 研究成果（圖源：Science Advances）
在此項(xiàng)研究中，研究人員收集了“橫跨美國”活動(dòng)的幾位參賽者在賽前、比賽第一周和最后一周的總能量消耗TEE及基礎(chǔ)代謝率（Basal Metabolic Rate，BMR），并添加了來自孕婦的數(shù)據(jù)?！皺M跨美國”號(hào)稱是“世界上距離最長”的一個(gè)項(xiàng)目。運(yùn)動(dòng)員需要在140天內(nèi)，從太平洋沿岸的加州跑到大西洋沿岸的華盛頓，這相當(dāng)于每天要跑一次42.2公里的馬拉松，且每周要跑6天。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：
● 第一周時(shí)，運(yùn)動(dòng)員的總體耗能比較高，每日大概6200千卡；到了賽程的最后，則降到4900千卡左右。這樣看來，為了維持長期的穩(wěn)定，身體似乎會(huì)降低代謝的水平；
● 最大持續(xù)代謝范圍（Sustained Metabolic Scope，SusMS）衡量的人類能量持續(xù)消耗是能量消耗事件持續(xù)時(shí)間的函數(shù)。對(duì)于持續(xù)0.5到250天以上的事件，SusMS隨著事件持續(xù)時(shí)間呈曲線下降，并穩(wěn)定在3倍BMR以下；
● 不管在何種溫度條件下，運(yùn)動(dòng)員持續(xù)耗能的極限都相似，似乎不受溫度的影響；
● 把“懷孕和哺乳”也當(dāng)作一個(gè)持續(xù)時(shí)間長的極限項(xiàng)目來看的話，孕婦的能量消耗速度是基礎(chǔ)代謝率的2.2倍，只比那些極限運(yùn)動(dòng)員低一點(diǎn)。
結(jié)合所有數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)人類的消化能供應(yīng)限制約為2.5倍BMR。橫貫大陸的比賽數(shù)據(jù)表明，人類可以在長距離賽事中部分降低TEE以延長耐力。人體每天能夠有效消化的食物和吸收的能量、營養(yǎng)都是有限的，也就導(dǎo)致我們所能使用的卡路里也有限。
2022年2月17日，Pontzer在接受Science專題報(bào)道時(shí)表示：“人體的新陳代謝是動(dòng)態(tài)且具有適應(yīng)性的，雖然運(yùn)動(dòng)消耗的能量增加了，但身體其他方面的新陳代謝也會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的減慢，來為運(yùn)動(dòng)的需求'騰出空間’，最終達(dá)到一種平衡。例如，運(yùn)動(dòng)會(huì)使免疫系統(tǒng)健康運(yùn)轉(zhuǎn)，炎癥會(huì)減輕，因?yàn)檠装Y是誘發(fā)心血管疾病和一系列其他健康問題的危險(xiǎn)因子；面對(duì)壓力時(shí)，常運(yùn)動(dòng)人群的應(yīng)激激素皮質(zhì)醇和腎上腺素分泌更少，這降低了他們?cè)庥鰤毫ο嚓P(guān)疾病的風(fēng)險(xiǎn)；運(yùn)動(dòng)甚至可以讓生殖激素的分泌更為合理，科學(xué)家通過比較女性體內(nèi)雌激素和黃體酮與男性睪丸激素的分泌情況，發(fā)現(xiàn)有運(yùn)動(dòng)習(xí)慣的成年人的這三類激素水平更低，但這種減少似乎并未損害生育能力，反倒與諸如前列腺癌、卵巢癌和乳腺癌之類的患病風(fēng)險(xiǎn)降低有關(guān)。盡管Hadza人每天消耗的熱量與久坐的白領(lǐng)差不多，但他們罹患心臟病和糖尿病的風(fēng)險(xiǎn)更低。定期運(yùn)動(dòng)可使心臟保持健康，令肌肉強(qiáng)壯，助頭腦敏銳，這種助益隨著年齡增長越發(fā)凸顯（圖4）[4]?！?/span>
圖4 Science專題報(bào)道（圖源：Science）
正如Pontzer所說：“我們歷經(jīng)數(shù)百萬年演化出的'保命機(jī)制’，不是為了在海灘上保持比基尼身材而存在的”。“運(yùn)動(dòng)真的不減肥”這個(gè)理念的提出，的確匪夷所思。面對(duì)科學(xué)研究的數(shù)據(jù)，我們?nèi)匀灰３志次?，在“管住嘴邁開腿”的理論中，管住嘴貌似更為重要。
題圖來源：Wikimedia Commons，僅用于學(xué)術(shù)交流。
聯(lián)系客服
