我们究竟如何燃烧卡路里

本文转自：参考消息网

《科学美国人》月刊网站1月1日刊登题为《新的人类代谢研究颠覆了关于燃烧卡路里的传统认知》的文章，作者是美国杜克大学进化人类学副教授赫尔曼·蓬策，内容编译如下：

在我女儿克拉拉的7岁生日派对上，上演了熟悉又离奇的一幕。我们举行了经典的美式庆祝活动：几个亲朋好友一起吃披萨和野餐食物，一个眉开眼笑的孩子吹灭糖霜蛋糕上的蜡烛。每天，全世界约有3.8万个孩子过7岁生日，肯定有很多人重复这个仪式，全球最多产的灵长类动物齐声吟唱生日快乐歌。

挑战规则

如此健康的场景似乎不太可能出现破坏规矩的行为。但作为一名进化人类学家，我不禁注意到我们这个物种对自然秩序的公然漠视。我们现代生活的几乎方方面面都明显违背了地球上其他物种所遵守的规则，这场生日派对也不例外。

除了被阳光晒蔫的新鲜蔬菜，没有任何一种食物是自然的产物。蛋糕是经过热处理的草籽粉、鸡蛋、牛奶和甜菜糖的混合物。零食和饮料的原料需要化学家用很多年才能复原。野外觅食的动物只能在梦里才会见到这份卡路里盛宴，我们却把它分享给和自己毫无基因关系的人。而这一切只是为了庆祝某种神秘的星象，纪念地球与太阳的相对位置刚好符合我女儿出生那天的情况。大多数7岁的哺乳动物如果有幸活下来，已经是当祖父母的年纪了，但克拉拉还是个孩子，依靠我们提供食物和住所，还要好多年才能独立。

人类并非一直是这样的违纪者。我们来自一个循规蹈矩的家族。我们的近亲类人猿是守规矩的灵长类动物，它们直接从树上吃水果和树叶，偶尔啃点昆虫或小猎物。和其他哺乳动物一样，类人猿很早就学会自食其力，一断奶就独立觅食，不会轻易把辛苦捕获的食物送给别人。在我们与其他类人猿分道扬镳后的最初400万年的人类化石表明，我们的早期祖先也遵循同样的生态规则。

大约250万年前，情况发生了不可思议的转折。人属的早期族群跌跌撞撞地走上了新的谋生之路，这在生命史上是前所未有的。他们没有专注于食草、食肉或者杂食，而是尝试了一种奇怪的双重策略：有人狩猎，有人采集，然后分享他们的收获。这种合作方式对智力提出了很高的要求，于是几千年来，人类大脑体积开始增加。我们旧石器时代的祖先学会了用鹅卵石制作精致的刀片、狩猎大型动物和烹饪食物。他们修建家园，开始改变地貌，掌控生态，最终实现了耕种。

这些进化影响至今。让我们的祖先藐视长期生态规则转而狩猎、采集和耕种的合作觅食方式不只改变了我们所吃的食物，更改变了我们的基本生物学，包括新陈代谢。让我们吃到生日蛋糕的这一系列神奇事件也影响了我们的饮食方式和使用热量的方式。

合理分配

我们的身体是有序而混乱的奇迹。每一天的每一秒，你的37万亿个细胞都在努力工作，汲取养分，合成新的蛋白质，完成无数其他任务来维持你的生命。所有这些工作都需要能量。新陈代谢就是我们每天消耗的能量（或燃烧的热量）。这些能量来自我们摄入的食物，因此新陈代谢也决定了我们对能量的需求。我们摄取热量，也消耗热量。

进化生物学家往往把新陈代谢视为生物体的能量预算。生命的基本任务，包括成长、繁衍和维持身体机能，都需要能量，而每个生物体都必须平衡预算。

人类平衡进化账本的能力卓著。让我们有别于其他类人猿的特征，包括大脑袋、大婴儿和长寿，都需要耗费大量能量。为此，我们减少了消化系统的能量开支，进化出了更短的肠道和更小的肝脏，但同时也提高了代谢速度和能量预算的规模。就我们的体型而言，人类每天消耗和燃烧的热量比其他类人猿更多，我们的细胞工作更努力。

我们身体的工作内容会随着年龄的增长发生变化。从生长到成年再到衰老，细胞的活动也起起伏伏。通过新陈代谢跟踪这些变化可以帮助我们更好地理解细胞在每个年龄段所做的工作以及我们不断变化的热量需求。但是，我们很难对一生中的新陈代谢进行清晰的计算。

显然，成年人比婴儿需要更多热量——体型更大的人拥有更多细胞，细胞承担更多工作，因此他们消耗的能量更多。我们也知道，老年人往往吃得比较少，但这往往伴随着体重的下降，尤其是肌肉的减少。要想知道我们的细胞有多么活跃，以及新陈代谢在我们成长和衰老过程中是变得更快还是更慢，我们需要区分年龄和体型的影响，而这并非易事。

我和我的同事们已经开始填补这项科学空白。经过多年的共同努力，我们在2021年发表了首份关于年龄和体型对每日能量消耗之影响的全面研究报告。正如我们所预料的，我们发现，体型越大，代谢率越高：身材更高大的人会燃烧更多卡路里。特别是，无脂身体质量（肌肉和其他器官）是每日能量消耗的唯一最准确预测指标。这很合理。脂肪细胞不像肝脏、大脑或其他组织中的细胞那么活跃，它们在你的日常能量消耗中占比不高。更重要的是，在数千份测量结果清楚地表明了身体质量和代谢率之间的关系后，我们终于可以检验每个年龄段的代谢比我们预期的更快还是更慢。

研究结果是一项重大发现，首次提供了人类生命过程中新陈代谢的清晰路线图。我们发现，在代谢方面，婴儿出生时就像“小大人”一样，其消耗的能量包含在母亲的能量预算内。在生命的第一年，婴儿的新陈代谢突飞猛进，到一岁时，其燃烧的卡路里比我们根据他们的体型的预期值高50%。婴儿的细胞努力生长发育，比成年人的要繁忙得多。对儿童时期大脑葡萄糖摄取情况的早先研究表明，这些细胞的工作包括神经元生长和突触发育以及其他系统的成熟。代谢率在童年时期一直保持较高水平，在青春期逐渐减速，到20岁左右进入成年水平。男孩减速比女孩慢，这与男孩发育较慢相符，但男性和女性在青春期的代谢率没有突增。

或许最大的意外是我们在中年阶段的新陈代谢。从20岁到60岁，日常能量消耗非常稳定。代谢没有在中年减速，也没有在更年期发生变化。

成功进化

不过，显而易见的是，同样是一口生日蛋糕，对一个7岁女孩、她的中年父亲和年迈的奶奶来说却不是同一回事。克拉拉吃下去的蛋糕很可能被忙碌的细胞吞噬，促进她的发育。我吃下的这口蛋糕可能用于维护身体机能，修复一天中累积的各种损伤。至于奶奶，她老化的细胞可能反应迟缓，不怎么使用这些热量，而是把它们作为糖原或脂肪储存起来。事实上，对我们所有人来说，如果摄入的热量多于燃烧的热量，蛋糕最终都会变成脂肪。

这份路线图还凸显了人类生存状况的一大难题。无论是出生在狩猎采集者族群、农耕村庄还是工业城市，人类的年轻人都需要大量的帮助才能获得食物。其他类人猿在三四岁左右断奶后就学会独立觅食，但我们的孩子有很多年完全依赖别人获取食物，直到十几岁才独立自主，而且独立能力最差的群体对能量的需求最高。我们的物种不仅进化出了比其他类人猿更高的代谢率和更高的能量需求，而且我们还必须持续十多年供养每一个后代。

从这个角度来看，一个孩子的生日派对不仅是其个人的里程碑，也是对我们不可思议的进化故事的庆祝。当然，首先就是食物。我们做蛋糕的面粉和糖来自我们的农耕祖先，烤蛋糕的火来自旧石器时代。牛奶和鸡蛋来自我们曾经狩猎过的动物，经过多年的精心饲养，我们已经按照人类的意愿完全改变了这些动物。

但所有庆祝活动最关键的要素就是亲朋好友，几世同堂，聚在一起吃饭、欢笑和唱歌。我们逐渐形成的社会契约——共同打猎、采集和耕作——把我们紧密联系在一起，让我们拥有童年，延长了我们的黄金岁月。合作觅食也推动了文化的复杂性和创新性，让生日和其他仪式如此丰富多彩。这其中最重要的一点在于分享。

我们学会了通过使用导致气候变化的化石燃料和生产廉价食物来大幅增加我们的能量预算。热量唾手可得，因此几乎没人会每天觅食，这在生命史上尚属首次。这种巨大的转变推动了我们的集体创造力，许多人能够成为艺术家、医生、教师和科学家——食物生产之外的一系列职业。我们开辟了自己的道路，全然不顾自然界其他物种遵循的规则，因此我们可借鉴的物种只有我们自己。