現(xiàn)年44 歲的生物人類學(xué)家Herman Pontzer，畢生的工作就是計算卡路里。不是為了減肥——身高 1.85 米，體重約 75 公斤，對跑步和攀巖充滿熱情，用網(wǎng)上的話說，他是“一個瘦到正常大小的家伙” 。Pontzer在2021年出版了《燃：新研究揭開我們?nèi)绾稳紵防?、減肥和保持健康》一書。

Pontzer 很高興在 The Dr. Oz Show 和 NPR 上闡述減肥的科學(xué)，但他真正的使命是了解人類如何在類人猿中脫穎而出：我們有大大的腦、漫長的童年、許多孩子們，長壽。支持這些特征所需的能量預(yù)算涉及他試圖解開的權(quán)衡，即用于鍛煉、繁殖、壓力、疾病和重要功能的能量之間的權(quán)衡。

通過借用研究肥胖的生理學(xué)家開發(fā)的一種方法，Pontzer 和同事系統(tǒng)地測量了各行各業(yè)的動物和人們每天使用的總能量。從他們的數(shù)據(jù)中得出的答案通常令人驚訝：平均而言，鍛煉并不能幫助您燃燒更多的能量；非洲活躍的狩獵采集者每天消耗的能量并不比伊利諾伊州久坐不動的辦公室工作人員多；調(diào)整體重后，孕婦每天燃燒的卡路里并不比其他成年人多。

根據(jù)體重調(diào)整后，幼兒每天燃燒的卡路里最多。60 歲后總能量消耗 (TEE) 下降，盡管個體表現(xiàn)出一些差異。

Pontzer 會激怒他的一些同行?？八_斯大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的運(yùn)動生理學(xué)家 John Thyfault 說，他關(guān)于運(yùn)動不會幫助你減肥的說法“缺乏細(xì)微的差異”，這可能會促使節(jié)食者養(yǎng)成不太健康的習(xí)慣。

但其他人說，除了打破關(guān)于人類能量消耗的神話之外，Pontzer 的工作為理解人類生理和進(jìn)化提供了一個新的視角。正如他在 Burn 中所寫，“在生活經(jīng)濟(jì)學(xué)中，卡路里就是貨幣。”

“他的工作是革命性的，”古人類學(xué)家Leslie Aiello說，后者曾是溫納-格倫基金會 (Wenner-Gren Foundation) 的******會資助了Pontzer的工作。 “我們現(xiàn)在擁有數(shù)據(jù)……這為我們提供了一個全新的框架，讓我們思考人類如何適應(yīng)能量極限?！?/p>

在 2000 年代初期，科學(xué)家們對人類的總能量消耗 (TEE) 知之甚少——即一個人的 37 萬億個細(xì)胞在 24 小時內(nèi)燃燒的卡路里數(shù)。研究人員測量了我們身體在休息時燃燒能量的速率——基礎(chǔ)代謝率 (BMR)，其中包括用于呼吸、循環(huán)和其他重要功能的能量。他們知道，根據(jù)體型調(diào)整后，大型哺乳動物的BMR大致相同。因此，盡管BMR僅占總能量使用量的50%到 70%，但研究人員認(rèn)為，以公斤為單位，人類燃燒能量的速度與其他猿類大致相同。

但是人類有額外的能源消耗：我們的大腦，占我們每天能源消耗的20%。 Aiello 曾提出，我們的祖先通過進(jìn)化出更小的內(nèi)臟和其他器官來補(bǔ)償這些昂貴的大腦。其他人認(rèn)為人類通過進(jìn)化為更有效地行走和跑步來節(jié)省能量。

“我們談到了人類的運(yùn)動適應(yīng)，我們談到了效率、力量和力量，但它 [was] 都是虛構(gòu)的，”Pontzer 說。

他意識到他必須回歸基礎(chǔ)，測量人類和動物在跑步機(jī)上行走和跑步所消耗的卡路里。哺乳動物利用氧氣將食物中的糖轉(zhuǎn)化為能量，而二氧化碳則是副產(chǎn)品。哺乳動物呼出的二氧化碳越多，它燃燒的氧氣和卡路里就越多。

在博士論文中，Pontzer 測量了狗和山羊在跑步和行走時呼出的二氧化碳量。隨著時間的推移，“最初是一個測量人類、狗和山羊步行和跑步成本的無辜項(xiàng)目，后來發(fā)展成為一種對測量能量消耗的職業(yè)癡迷?！?/p>

但他發(fā)現(xiàn)生理學(xué)家已經(jīng)開發(fā)出一種更好的方法來測量一天內(nèi)的TEE：雙標(biāo)水法，這種方法測量 TEE 時無需要求受試者整天對著通風(fēng)櫥呼吸。

現(xiàn)在威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的生理學(xué)家 Dale Schoeller 將這種最初用于老鼠的方法應(yīng)用于人類。人們喝一種無害的標(biāo)記水雞尾酒，其中氫和氧元素的是和通常不同的同位素。然后研究人員在 1 周內(nèi)多次采樣他們的尿液。標(biāo)記的氫氣通過身體進(jìn)入尿液、汗液和其他液體，但是當(dāng)一個人燃燒卡路里時，一些標(biāo)記的氧氣會以二氧化碳的形式呼出。因此，尿液中標(biāo)記的氧氣與標(biāo)記的氫氣的比率可以衡量一個人的細(xì)胞平均一天使用多少氧氣，從而衡量燃燒了多少卡路里。該方法是總能量計算的黃金標(biāo)準(zhǔn)，但每次測試的成本為 600 美元，對于大多數(shù)進(jìn)化生物學(xué)家來說是遙不可及的。

Pontzer在該方法上取得的眾多突破中的第一個，出現(xiàn)在2008年，當(dāng)時他從Wenner-Gren 基金會獲得了20000 美元，有機(jī)會在當(dāng)時位于愛荷華州的庇護(hù)所和研究中心Great Ape Trust 收集尿液樣本。在那里，靈長類動物學(xué)家 Rob Shumaker 將添加同位素的無糖冰茶倒入四只猩猩的嘴里。 Pontzer 擔(dān)心從成年猿身上收集尿液不靠譜，但 Shumaker 向他保證，猩猩被經(jīng)訓(xùn)練，直往杯子里撒尿。

最終，Pontzer和同事發(fā)現(xiàn)，人類才是異類。2016年《自然》刊出了他們的報告，體重調(diào)整后，我們每天燃燒的能量比黑猩猩和倭黑猩猩多 20%，比大猩猩多 40%，比猩猩多 60%。

Pontzer 說體脂的差異同樣令人震驚：男性人類的脂肪含量是其他雄性猿類的兩倍，女性是其他雌性猿類的三倍。他認(rèn)為我們的大量脂肪隨著我們更快的新陳代謝率而進(jìn)化：脂肪燃燒的能量比瘦組織少，并提供燃料儲備。 “我們的新陳代謝引擎經(jīng)過數(shù)百萬年的進(jìn)化，并不是為了保持身材而制造出來的?！?/p>

然而，我們比其他猿類更快地將食物和脂肪轉(zhuǎn)化為能量的能力帶來了重要的回報：它每天為我們提供更多的能量，這樣我們就可以為我們的大腦提供燃料，并在漫長而精力充沛的童年時期喂養(yǎng)和保護(hù)后代。

Pontzer 認(rèn)為典型的人類行為和解剖特征有助于我們維持加速的新陳代謝。例如，與其他猿類相比，人類通常與其他成年人分享更多的食物。共享食物對團(tuán)隊來說更有效，并且會給早期人類提供一個能源安全網(wǎng)。我們的大腦創(chuàng)造了一個積極的反饋循環(huán)。他們需要更多的能源，但也讓早期人類擁有了發(fā)明更好的工具、控制火力、烹飪以及以其他方式獲得或節(jié)省更多能源的智慧。

PONTZER 在 2010 年到坦桑尼亞研究哈扎Hadza 狩獵采集者的能量代謝率時，從食物共享的價值觀中學(xué)到了。他注意到的第一件事是哈扎人使用“za”這個詞的頻率，它的意思是“給予”。這是所有哈扎人小時候?qū)W習(xí)的一個神奇的詞，可以讓某人與他們分享漿果、蜂蜜或其他食物。這種分享有助于所有哈扎人活躍起來：哈扎婦女在狩獵和覓食時，每天步行約 8 公里；男性，14 公里——比一個典型的美國人 1 周步行還多。

為了了解他們的能量消耗，Pontzer 詢問哈扎人是否愿意喝他的無味水并提供尿液樣本。他們同意了。他幾乎無法為這項(xiàng)研究獲得資金，因?yàn)槠渌芯咳藛T認(rèn)為這純屬多此一舉。 “每個人都知道哈扎人的能量消耗非常高，因?yàn)樗麄兎浅；钴S——除非他們沒有?！?/p>

個別哈扎人的活動天數(shù)越來越少，有些人燃燒的卡路里比平均水平多或少 10%。但根據(jù)脫脂體重調(diào)整后，Hadza 男性和女性平均每天消耗的能量與美國以及歐洲、俄羅斯和日本的男性和女性相同，他在 2012 年的 PLOS ONE 上報道. “當(dāng)你考慮到身體活動的差異時，你會感到驚訝?！?/p>

芝加哥洛約拉大學(xué)的流行病學(xué)家 Amy Luke 對此并不感到驚訝。她已經(jīng)通過雙重標(biāo)記的水研究得到了類似的結(jié)果，顯示西非的女性農(nóng)民每天使用的能量與芝加哥女性的相同——對于一個 75 公斤的女性來說，大約 2400 卡路里。

對其他狩獵采集者和覓食者群體的研究證實(shí)，哈扎人并非異常。Pontzer 認(rèn)為，狩獵采集者的身體會通過在其他看不見的任務(wù)上消耗更少的卡路里來適應(yīng)更多的活動，例如炎癥和壓力反應(yīng)。 “哈扎人的身體活動并沒有增加每天燃燒的卡路里，而是改變了他們消耗卡路里的方式?！彼f。

他通過對另一個團(tuán)隊對受過半程馬拉松訓(xùn)練的久坐女性的研究數(shù)據(jù)的新分析來支持這一點(diǎn)：經(jīng)過數(shù)周的訓(xùn)練，與開始訓(xùn)練前相比，每周跑 40 公里時，她們每天消耗的能量幾乎沒有增加。在另一項(xiàng)對馬拉松運(yùn)動員的研究中，每周 6 天，每天跑 42.6 公里，持續(xù) 140 天，Pontzer 和他的同事們發(fā)現(xiàn)，隨著時間的推移，跑步者消耗的能量逐漸減少——實(shí)驗(yàn)?zāi)┢跁r每天消耗4900卡路里，而開始時每天消耗6200卡路里。

Pontzer說，隨著運(yùn)動員在數(shù)周或數(shù)月內(nèi)跑得越來越多，他們的新陳代謝引擎會在其他地方減少，以便為額外的運(yùn)動成本騰出空間。相反，如果你是一個沙發(fā)土豆，你每天可能仍然消耗幾乎同樣多的卡路里，從而為你的身體留下更多的能量用于壓力反應(yīng)等內(nèi)部過程。

這是 Pontzer 的“最具爭議和有趣的想法”，哈佛大學(xué)古人類學(xué)家 Daniel Lieberman 說，他是 Pontzer 的論文顧問。 “今天早上我跑了大約 5 英里；我跑了大約500卡路里。在一個非常簡單的模型中，這意味著我的 TEE 會高出 500 卡路里。 ……根據(jù) Herman 的說法，更活躍的人的 TEE 并沒有你預(yù)測的那么高……但我們?nèi)匀徊恢罏槭裁椿蛉绾伟l(fā)生這種情況?！?/p>

Pontzer 的研究結(jié)果對想要減肥的人產(chǎn)生了令人沮喪的影響。“你無法通過鍛煉來擺脫肥胖，”中國科學(xué)院的進(jìn)化生理學(xué)家John Speakman說。該研究已經(jīng)在影響營養(yǎng)和減肥的飲食指南。例如，英國國家食品戰(zhàn)略指出“你必須擺脫不良飲食”。

但 Thyfault 警告說，消息可能弊大于利。他說，鍛煉的人首先不太可能增加體重，而那些在節(jié)食的同時鍛煉的人往往能更好地減輕體重。他說，運(yùn)動還可以影響脂肪在身體上的儲存位置以及患糖尿病和心臟病的風(fēng)險。

Pontzer 同意，鍛煉對身體健康至關(guān)重要：活躍且適合 70 多歲和 80 多歲的 Hadza 人不會患糖尿病和心臟病。而且，他補(bǔ)充說，“如果鍛煉可以減輕壓力反應(yīng)，那么這種補(bǔ)償是一件好事。”但他說誤導(dǎo)節(jié)食者是不公平的：“運(yùn)動可以防止你生病，但節(jié)食是你控制體重的最佳工具。”

Pontzer 現(xiàn)在正在探索他對運(yùn)動員的研究中出現(xiàn)的一個謎團(tuán)：我們的身體每天可以燃燒多少卡路里似乎有一個硬性限制，這取決于我們消化食物并將其轉(zhuǎn)化為能量的速度。他計算出一個 85 公斤重的人每天攝入的熱量上限約為 4650 卡路里。

Speakman認(rèn)為這個限制太低了，并指出 1980 年代和 90 年代環(huán)法自行車賽的騎手超過了它。但自行車棋手將脂肪和葡萄糖直接注入血液中，Pontzer 認(rèn)為這種做法可能幫助他們繞過了將食物轉(zhuǎn)化為能量的生理限制。 Pontzer 說，正如對馬拉松運(yùn)動員的研究表明，精英運(yùn)動員可以在幾個月內(nèi)突破極限，但不能無限期地維持下去。

為了了解身體如何在不破壞能量極限的情況下進(jìn)行劇烈運(yùn)動或抵抗疾病，Pontzer 和他的學(xué)生正在探索身體如何抑制其他活動。 “我認(rèn)為我們會發(fā)現(xiàn)這些調(diào)整可以降低炎癥，降低我們的壓力反應(yīng)。我們這樣做是為了使能源賬簿保持平衡?！?/p>