人类百万年进化“保命机制”，不是为了保持比基尼身材

作者|文竞择 来源|生物探索(ID：biodiscover)

导语：快节奏时代，人们普遍对体重和健康感到焦虑，尤其注重卡路里数值。面对这些焦虑，多数人的第一选择往往是诉诸于网络，期望能够找到解决问题的办法，最终得到的结论往往是多运动，消耗更多卡路里。短期来看，多运动的建议是正确的，我们的确会在运动时消耗能量，特别是有针对性的锻炼计划，至少开始阶段的燃卡效率会很高。然而，科学研究结果却颠覆了我们的以往认知：活动水平很高的人并不会燃烧更多卡路里。

回顾人类进化史

发现饮食与运动的真相

1782年冬天，法国化学家Antoine Lavoisier和他的数学家朋友Pierre-Simon Laplace将小豚鼠放进了世界上第一个量热计中。随后，他们将雪堆入量热计双壁间，比较豚鼠身体热量融化雪的速率与它呼出二氧化碳的速率，由此发现了新陈代谢现象。自此，我们成长、繁殖和运动的生命之力得到了科学测量。从那以后，人类生理学家和进化人类学家就一直在计算卡路里。

美国杜克大学Herman Pontzer（简称“Pontzer”）教授致力于探索人类的进化方式，研究人类和其他灵长类动物的生理学，进而了解生态、生活方式、饮食和进化史如何影响人类新陈代谢和健康。为此，Pontzer团队开展了遍访全球式的代谢研究，测算了坦桑尼亚的狩猎采集者、美国东海岸的城市居民、亚马逊的园艺家以及北美顶级马拉松运动员卡路里燃烧量，还将代谢科学的工具带出实验室，探索了人类远亲黑猩猩、倭黑猩猩、大猩猩和红毛猩猩的热量消耗情况。Pontzer团队的研究结果颠覆了人们对机体如何消耗卡路里以及运动和饮食如何影响新陈代谢和健康的理解。

2010年，Pontzer研究团队在Proceedings of the National Academy of Sciences（PNAS）上发表了题为“Metabolic adaptation for low energy throughput in orangutans”的研究成果（图1）[1]。此项研究以人类进化远亲-类人猿为实验对象，通过测试猩猩、人类和其他哺乳动物之间能量消耗的差异，反映生活史差异对新陈代谢的影响。

图1 研究成果（图源：PNAS）

在此项研究中，研究人员使用双重标记水（Doubly Labeled Water，DLW）方法测量了红毛猩猩在2周内的每日能量消耗（Ddaily Energy Expenditure，DEE），以测试红毛猩猩之间的生活史差异是否源于能量摄入或分配的差异。结果表明：

● 红毛猩猩虽然运动量大，但DEE值很低，是除树懒以外的哺乳动物所测得的最低值，其较低的DEE值是由较低的静息代谢所致；

● 与其他哺乳动物相比，灵长类动物的生长和繁殖率通常较低，这可能部分源于能量摄入的减少，以避免在食物匮乏时期挨饿，而不是能量分配的变化造成的；

● 圈养和保护区中的红毛猩猩有充足的食物供应，但仍具有与野外红毛猩猩相似的代谢率。

针对此项研究结果，Pontzer表示：“红毛猩猩是‘猿族’中的树懒，人类拥有相对较高的DEE，表明其可能已经适应了相对较高的能量摄入量，古人类谱系中加速的新陈代谢率与人类的高繁殖率和高脑容量相一致。”

2012年，Pontzer研究团队在PLOS ONE上发表了题为“Hunter-Gatherer Energetics and Human Obesity”的研究成果（图2）[2]。该项研究以非洲最后一个仍以狩猎和采集为生的部落——坦桑尼亚的Hadza部落为研究对象，通过对比现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对人类来说是构成肥胖的最大风险。

图2 研究成果（图源：PLOS ONE）

人类通过狩猎和采集食物，生存并进化了数千年，在此过程中食物可能会稀缺，所以在狩猎和采集食物上需花费大量精力，因此人体必须善于安排卡路里的消耗。Hadza人的生活方式与我们祖先的生活方式相似，他们主要使用弓箭、小斧头和挖掘棒徒步狩猎和采集，无需借助现代工具或设备。Hadza人的日常生活消耗极大，为了获取食物，女性平均每天行走8公里，男性则行走14公里，这比一般的现代人类一周步行量还要大。很多人认为，Hadza人运动如此活跃，身体每日的能量消耗一定非常高，可事实却并非如此。

在此项研究中，研究人员通过让受试的Hadza人喝下用氘和碳-18替代了原本的氢和氧的同位素标记水来采集Hadza人的尿液，分析平均每日总能量消耗（Total daily Energy Expenditure，TEE）。结果发现：

● 无论男女，Hadza人的TEE都与现代社会人类非常接近，大量的体力活动并没有增加Hadza人的TEE，反而与久坐办公室的工作人员一样多；

● Hadza人非常活跃且精瘦，体脂百分比处于西方规定的人群正常健康范围底端；

● TEE可能是人类物种相对稳定且受限制的生理特征，它是人类进化的遗传产物，不受我们多样化生活方式的影响。

针对此项研究，研究团队表示：“我们的新陈代谢在能量消耗方面没有很大的回旋余地，所以在不改变饮食的情况下进行更多运动不会导致体重明显减轻。”

无惧激怒利益相关者

Pontzer提出运动的“能量守恒”

Pontzer认为现代媒体和商业宣传的健康饮食心法和运动锻炼身法，并不能完全实现收缩不理想腰围，恢复健康和活力，塑造完美新陈代谢的承诺，其失败的共性在于对人体新陈代谢本身有根本性误解。人体不是简单燃烧卡路里的机器，简单到主人能轻松操纵它们以保持苗条身形和良好状态。实际上人体是复杂且动态的代谢系统，是通过漫长的进化而获得的“精细作品”。通过近30年的研究，Pontzer发现：不管生活方式如何，身体都在努力将每天燃烧的卡路里值保持在一个限定的范围内，人体似乎会通过减少其他任务的能耗来应对每日运动量的增加。Pontzer的言论激怒了一些利益相关者，但他公开表示不惧挑战与质疑。

2019年6月5日，Pontzer研究团队在Science Advances发表题为“Extreme events reveal an alimentary limit on sustained maximal human energy expenditure”的研究结果（图3）[3]。研究发现在持续的、大强度耗能的情况下，人体的代谢水平会降低，并趋于一个稳定的状态。最终的稳定状态只有基础代谢率，也就是维持基本生命所需的最低能量消耗的2.5倍。

图3 研究成果（图源：Science Advances）

在此项研究中，研究人员收集了“横跨美国”活动的几位参赛者在赛前、比赛第一周和最后一周的总能量消耗TEE及基础代谢率（Basal Metabolic Rate，BMR），并添加了来自孕妇的数据。“横跨美国”号称是“世界上距离最长”的一个项目。运动员需要在140天内，从太平洋沿岸的加州跑到大西洋沿岸的华盛顿，这相当于每天要跑一次42.2公里的马拉松，且每周要跑6天。结果发现：

● 第一周时，运动员的总体耗能比较高，每日大概6200千卡；到了赛程的最后，则降到4900千卡左右。这样看来，为了维持长期的稳定，身体似乎会降低代谢的水平；

● 最大持续代谢范围（Sustained Metabolic Scope，SusMS）衡量的人类能量持续消耗是能量消耗事件持续时间的函数。对于持续0.5到250天以上的事件，SusMS随着事件持续时间呈曲线下降，并稳定在3倍BMR以下；

● 不管在何种温度条件下，运动员持续耗能的极限都相似，似乎不受温度的影响；

● 把“怀孕和哺乳”也当作一个持续时间长的极限项目来看的话，孕妇的能量消耗速度是基础代谢率的2.2倍，只比那些极限运动员低一点。

结合所有数据，发现人类的消化能供应限制约为2.5倍BMR。横贯大陆的比赛数据表明，人类可以在长距离赛事中部分降低TEE以延长耐力。人体每天能够有效消化的食物和吸收的能量、营养都是有限的，也就导致我们所能使用的卡路里也有限。

2022年2月17日，Pontzer在接受Science专题报道时表示：“人体的新陈代谢是动态且具有适应性的，虽然运动消耗的能量增加了，但身体其他方面的新陈代谢也会出现相应的减慢，来为运动的需求‘腾出空间’，最终达到一种平衡。例如，运动会使免疫系统健康运转，炎症会减轻，因为炎症是诱发心血管疾病和一系列其他健康问题的危险因子；面对压力时，常运动人群的应激激素皮质醇和肾上腺素分泌更少，这降低了他们遭遇压力相关疾病的风险；运动甚至可以让生殖激素的分泌更为合理，科学家通过比较女性体内雌激素和黄体酮与男性睾丸激素的分泌情况，发现有运动习惯的成年人的这三类激素水平更低，但这种减少似乎并未损害生育能力，反倒与诸如前列腺癌、卵巢癌和乳腺癌之类的患病风险降低有关。尽管Hadza人每天消耗的热量与久坐的白领差不多，但他们罹患心脏病和糖尿病的风险更低。定期运动可使心脏保持健康，令肌肉强壮，助头脑敏锐，这种助益随着年龄增长越发凸显（图4）[4]。”

图4 Science专题报道（图源：Science）

正如Pontzer所说：“我们历经数百万年演化出的‘保命机制’，不是为了在海滩上保持比基尼身材而存在的”。“运动真的不减肥”这个理念的提出，的确匪夷所思。面对科学研究的数据，我们仍然要保持敬畏，在“管住嘴迈开腿”的理论中，管住嘴貌似更为重要。

参考资料：

[1]Pontzer H, Raichlen DA, Shumaker RW, et al. Metabolic adaptation for low energy throughput in orangutans. Proc Natl Acad Sci U S A. 2010 Aug 10;107(32):14048-52. doi: 10.1073/pnas.1001031107. Epub 2010 Aug 2. PMID: 20679208; PMCID: PMC2922585.

[2]Pontzer H, Raichlen DA, Wood BM, et al. Hunter-gatherer energetics and human obesity. PLoS One. 2012;7(7):e40503. doi: 10.1371/journal.pone.0040503. Epub 2012 Jul 25. PMID: 22848382; PMCID: PMC3405064.

[3]Thurber C, Dugas LR, Speakman JR, et al. Extreme events reveal an alimentary limit on sustained maximal human energy expenditure. Sci Adv. 2019 Jun 5;5(6):eaaw0341. doi: 10.1126/sciadv.aaw0341. PMID: 31183404; PMCID: PMC6551185.

[4]https://www.science.org/content/article/scientist-busts-myths-about-how-humans-burn-calories-and-why

编者按：本文转载自微信公众号：生物探索(ID：biodiscover)，作者：文竞择