導語：快節奏時代，人們普遍對體重和健康感到焦慮，尤其注重卡路裡數值。面對這些焦慮，多數人的第一選擇往往是訴諸于網絡，期望能夠找到解決問題的辦法，最終得到的結論往往是多運動，消耗更多卡路裡。短期來看，多運動的建議是正确的，我們的确會在運動時消耗能量，特别是有針對性的鍛煉計劃，至少開始階段的燃卡效率會很高。然而，科學研究結果卻颠覆了我們的以往認知：活動水準很高的人并不會燃燒更多卡路裡。
回顧人類進化史
發現飲食與運動的真相
1782年冬天，法國化學家Antoine Lavoisier和他的數學家朋友Pierre-Simon Laplace将小豚鼠放進了世界上第一個量熱計中。随後，他們将雪堆入量熱計雙壁間，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，由此發現了新陳代謝現象。自此，我們成長、繁殖和運動的生命之力得到了科學測量。從那以後，人類生理學家和進化人類學家就一直在計算卡路裡。
美國杜克大學Herman Pontzer（簡稱“Pontzer”）教授緻力于探索人類的進化方式，研究人類和其他靈長類動物的生理學，進而了解生态、生活方式、飲食和進化史如何影響人類新陳代謝和健康。為此，Pontzer團隊開展了遍訪全球式的代謝研究，測算了坦尚尼亞的狩獵采集者、美國東海岸的城市居民、亞馬遜的園藝家以及北美頂級馬拉松運動員卡路裡燃燒量，還将代謝科學的工具帶出實驗室，探索了人類遠親黑猩猩、倭黑猩猩、大猩猩和紅毛猩猩的熱量消耗情況。Pontzer團隊的研究結果颠覆了人們對機體如何消耗卡路裡以及運動和飲食如何影響新陳代謝和健康的了解。
2010年，Pontzer研究團隊在Proceedings of the National Academy of Sciences（PNAS）上發表了題為“Metabolic adaptation for low energy throughput in orangutans”的研究成果（圖1）[1]。此項研究以人類進化遠親-類人猿為實驗對象，通過測試猩猩、人類和其他哺乳動物之間能量消耗的差異，反映生活史差異對新陳代謝的影響。
圖1 研究成果（圖源：PNAS）
在此項研究中，研究人員使用雙重标記水（Doubly Labeled Water，DLW）方法測量了紅毛猩猩在2周内的每日能量消耗（Ddaily Energy Expenditure，DEE），以測試紅毛猩猩之間的生活史差異是否源于能量攝入或配置設定的差異。結果表明：
● 紅毛猩猩雖然運動量大，但DEE值很低，是除樹懶以外的哺乳動物所測得的最低值，其較低的DEE值是由較低的靜息代謝所緻；
● 與其他哺乳動物相比，靈長類動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，以避免在食物匮乏時期挨餓，而不是能量配置設定的變化造成的；
●圈養和保護區中的紅毛猩猩有充足的食物供應，但仍具有與野外紅毛猩猩相似的代謝率。
針對此項研究結果，Pontzer表示：“紅毛猩猩是‘猿族’中的樹懶，人類擁有相對較高的DEE，表明其可能已經适應了相對較高的能量攝入量，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緻。”
2012年，Pontzer研究團隊在PLOS ONE上發表了題為“Hunter-Gatherer Energetics and Human Obesity”的研究成果（圖2）[2]。該項研究以非洲最後一個仍以狩獵和采集為生的部落——坦尚尼亞的Hadza部落為研究對象，通過對比現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人類來說是構成肥胖的最大風險。
圖2 研究成果（圖源：PLOS ONE）
人類通過狩獵和采集食物，生存并進化了數千年，在此過程中食物可能會稀缺，是以在狩獵和采集食物上需花費大量精力，是以人體必須善于安排卡路裡的消耗。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，無需借助現代工具或裝置。Hadza人的日常生活消耗極大，為了擷取食物，女性平均每天行走8公裡，男性則行走14公裡，這比一般的現代人類一周步行量還要大。很多人認為，Hadza人運動如此活躍，身體每日的能量消耗一定非常高，可事實卻并非如此。
在此項研究中，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标記水來采集Hadza人的尿液，分析平均每日總能量消耗（Total daily Energy Expenditure，TEE）。結果發現：
●無論男女，Hadza人的TEE都與現代社會人類非常接近，大量的體力活動并沒有增加Hadza人的TEE，反而與久坐辦公室的從業人員一樣多；
●Hadza人非常活躍且精瘦，體脂百分比處于西方規定的人群正常健康範圍底端；
●TEE可能是人類物種相對穩定且受限制的生理特征，它是人類進化的遺傳産物，不受我們多樣化生活方式的影響。
針對此項研究，研究團隊表示：“我們的新陳代謝在能量消耗方面沒有很大的回旋餘地，是以在不改變飲食的情況下進行更多運動不會導緻體重明顯減輕。”
無懼激怒利益相關者
Pontzer提出運動的“能量守恒”
Pontzer認為現代媒體和商業宣傳的健康飲食心法和運動鍛煉身法，并不能完全實作收縮不理想腰圍，恢複健康和活力，塑造完美新陳代謝的承諾，其失敗的共性在于對人體新陳代謝本身有根本性誤解。人體不是簡單燃燒卡路裡的機器，簡單到主人能輕松操縱它們以保持苗條身形和良好狀态。實際上人體是複雜且動态的代謝系統，是通過漫長的進化而獲得的“精細作品”。通過近30年的研究，Pontzer發現：不管生活方式如何，身體都在努力将每天燃燒的卡路裡值保持在一個限定的範圍内，人體似乎會通過減少其他任務的能耗來應對每日運動量的增加。Pontzer的言論激怒了一些利益相關者，但他公開表示不懼挑戰與質疑。
2019年6月5日，Pontzer研究團隊在Science Advances發表題為“Extreme events reveal an alimentary limit on sustained maximal human energy expenditure”的研究結果（圖3）[3]。研究發現在持續的、大強度耗能的情況下，人體的代謝水準會降低，并趨于一個穩定的狀态。最終的穩定狀态隻有基礎代謝率，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）
在此項研究中，研究人員收集了“橫跨美國”活動的幾位參賽者在賽前、比賽第一周和最後一周的總能量消耗TEE及基礎代謝率（Basal Metabolic Rate，BMR），并添加了來自孕婦的資料。“橫跨美國”号稱是“世界上距離最長”的一個項目。運動員需要在140天内，從太平洋沿岸的加州跑到大西洋沿岸的華盛頓，這相當于每天要跑一次42.2公裡的馬拉松，且每周要跑6天。結果發現：
●第一周時，運動員的總體耗能比較高，每日大概6200千卡；到了賽程的最後，則降到4900千卡左右。這樣看來，為了維持長期的穩定，身體似乎會降低代謝的水準；
●最大持續代謝範圍（Sustained Metabolic Scope，SusMS）衡量的人類能量持續消耗是能量消耗事件持續時間的函數。對于持續0.5到250天以上的事件，SusMS随着事件持續時間呈曲線下降，并穩定在3倍BMR以下；
●不管在何種溫度條件下，運動員持續耗能的極限都相似，似乎不受溫度的影響；
●把“懷孕和哺乳”也當作一個持續時間長的極限項目來看的話，孕婦的能量消耗速度是基礎代謝率的2.2倍，隻比那些極限運動員低一點。
結合所有資料，發現人類的消化能供應限制約為2.5倍BMR。橫貫大陸的比賽資料表明，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、營養都是有限的，也就導緻我們所能使用的卡路裡也有限。
2022年2月17日，Pontzer在接受Science專題報道時表示：“人體的新陳代謝是動态且具有适應性的，雖然運動消耗的能量增加了，但身體其他方面的新陳代謝也會出現相應的減慢，來為運動的需求‘騰出空間’，最終達到一種平衡。例如，運動會使免疫系統健康運轉，發炎會減輕，因為發炎是誘發心血管疾病和一系列其他健康問題的危險因子；面對壓力時，常運動人群的應激激素皮質醇和腎上腺素分泌更少，這降低了他們遭遇壓力相關疾病的風險；運動甚至可以讓生殖激素的分泌更為合理，科學家通過比較女性體内雌激素和黃體酮與男性睾丸激素的分泌情況，發現有運動習慣的成年人的這三類激素水準更低，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險降低有關。盡管Hadza人每天消耗的熱量與久坐的白領差不多，但他們罹患心髒病和糖尿病的風險更低。定期運動可使心髒保持健康，令肌肉強壯，助頭腦敏銳，這種助益随着年齡增長越發凸顯（圖4）[4]。”
圖4Science專題報道（圖源：Science）
正如Pontzer所說：“我們曆經數百萬年演化出的‘保命機制’，不是為了在海灘上保持比基尼身材而存在的”。“運動真的不減肥”這個理念的提出，的确匪夷所思。面對科學研究的資料，我們仍然要保持敬畏，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，僅用于學術交流。
撰文|文競擇
排版|喬維鈞
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參考資料：
[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
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