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无论你是天天马拉松还是从不运动，每日能量支出都是一样的
现年44 岁的生物人类学家Herman Pontzer，毕生的工作就是计算卡路里。不是为了减肥——身高 1.85 米，体重约 75 公斤，对跑步和攀岩充满热情，用网上的话说，他是“一个瘦到正常大小的家伙” 。Pontzer在2021年出版了《燃：新研究揭开我们如何燃烧卡路里、减肥和保持健康》一书。
Pontzer 很高兴在 The Dr. Oz Show 和 NPR 上阐述减肥的科学，但他真正的使命是了解人类如何在类人猿中脱颖而出：我们有大大的脑、漫长的童年、许多孩子们，长寿。支持这些特征所需的能量预算涉及他试图解开的权衡，即用于锻炼、繁殖、压力、疾病和重要功能的能量之间的权衡。
通过借用研究肥胖的生理学家开发的一种方法，Pontzer 和同事系统地测量了各行各业的动物和人们每天使用的总能量。从他们的数据中得出的答案通常令人惊讶：平均而言，锻炼并不能帮助您燃烧更多的能量；非洲活跃的狩猎采集者每天消耗的能量并不比伊利诺伊州久坐不动的办公室工作人员多；调整体重后，孕妇每天燃烧的卡路里并不比其他成年人多。
根据体重调整后，幼儿每天燃烧的卡路里最多。60 岁后总能量消耗 (TEE) 下降，尽管个体表现出一些差异。
Pontzer 会激怒他的一些同行。堪萨斯大学医学中心的运动生理学家 John Thyfault 说，他关于运动不会帮助你减肥的说法“缺乏细微的差异”，这可能会促使节食者养成不太健康的习惯。
但其他人说，除了打破关于人类能量消耗的神话之外，Pontzer 的工作为理解人类生理和进化提供了一个新的视角。正如他在 Burn 中所写，“在生活经济学中，卡路里就是货币。”
“他的工作是革命性的，”古人类学家Leslie Aiello说，后者曾是温纳-格伦基金会 (Wenner-Gren Foundation) 的主席，该基金会资助了Pontzer的工作。 “我们现在拥有数据……这为我们提供了一个全新的框架，让我们思考人类如何适应能量极限。”
在 2000 年代初期，科学家们对人类的总能量消耗 (TEE) 知之甚少——即一个人的 37 万亿个细胞在 24 小时内燃烧的卡路里数。研究人员测量了我们身体在休息时燃烧能量的速率——基础代谢率 (BMR)，其中包括用于呼吸、循环和其他重要功能的能量。他们知道，根据体型调整后，大型哺乳动物的BMR大致相同。因此，尽管BMR仅占总能量使用量的50%到 70%，但研究人员认为，以公斤为单位，人类燃烧能量的速度与其他猿类大致相同。
但是人类有额外的能源消耗：我们的大脑，占我们每天能源消耗的20%。 Aiello 曾提出，我们的祖先通过进化出更小的内脏和其他器官来补偿这些昂贵的大脑。其他人认为人类通过进化为更有效地行走和跑步来节省能量。
“我们谈到了人类的运动适应，我们谈到了效率、力量和力量，但它 [was] 都是虚构的，”Pontzer 说。
他意识到他必须回归基础，测量人类和动物在跑步机上行走和跑步所消耗的卡路里。哺乳动物利用氧气将食物中的糖转化为能量，而二氧化碳则是副产品。哺乳动物呼出的二氧化碳越多，它燃烧的氧气和卡路里就越多。
在博士论文中，Pontzer 测量了狗和山羊在跑步和行走时呼出的二氧化碳量。随着时间的推移，“最初是一个测量人类、狗和山羊步行和跑步成本的无辜项目，后来发展成为一种对测量能量消耗的职业痴迷。”
但他发现生理学家已经开发出一种更好的方法来测量一天内的TEE：双标水法，这种方法测量 TEE 时无需要求受试者整天对着通风橱呼吸。
现在威斯康星大学麦迪逊分校的生理学家 Dale Schoeller 将这种最初用于老鼠的方法应用于人类。人们喝一种无害的标记水鸡尾酒，其中氢和氧元素的是和通常不同的同位素。然后研究人员在 1 周内多次采样他们的尿液。标记的氢气通过身体进入尿液、汗液和其他液体，但是当一个人燃烧卡路里时，一些标记的氧气会以二氧化碳的形式呼出。因此，尿液中标记的氧气与标记的氢气的比率可以衡量一个人的细胞平均一天使用多少氧气，从而衡量燃烧了多少卡路里。该方法是总能量计算的黄金标准，但每次测试的成本为 600 美元，对于大多数进化生物学家来说是遥不可及的。
Pontzer在该方法上取得的众多突破中的第一个，出现在2008年，当时他从Wenner-Gren 基金会获得了20000 美元，有机会在当时位于爱荷华州的庇护所和研究中心Great Ape Trust 收集尿液样本。在那里，灵长类动物学家 Rob Shumaker 将添加同位素的无糖冰茶倒入四只猩猩的嘴里。 Pontzer 担心从成年猿身上收集尿液不靠谱，但 Shumaker 向他保证，猩猩被经训练，直往杯子里撒尿。
最终，Pontzer和同事发现，人类才是异类。2016年《自然》刊出了他们的报告，体重调整后，我们每天燃烧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 说体脂的差异同样令人震惊：男性人类的脂肪含量是其他雄性猿类的两倍，女性是其他雌性猿类的三倍。他认为我们的大量脂肪随着我们更快的新陈代谢率而进化：脂肪燃烧的能量比瘦组织少，并提供燃料储备。 “我们的新陈代谢引擎经过数百万年的进化，并不是为了保持身材而制造出来的。”
然而，我们比其他猿类更快地将食物和脂肪转化为能量的能力带来了重要的回报：它每天为我们提供更多的能量，这样我们就可以为我们的大脑提供燃料，并在漫长而精力充沛的童年时期喂养和保护后代。
Pontzer 认为典型的人类行为和解剖特征有助于我们维持加速的新陈代谢。例如，与其他猿类相比，人类通常与其他成年人分享更多的食物。共享食物对团队来说更有效，并且会给早期人类提供一个能源安全网。我们的大脑创造了一个积极的反馈循环。他们需要更多的能源，但也让早期人类拥有了发明更好的工具、控制火力、烹饪以及以其他方式获得或节省更多能源的智慧。
PONTZER 在 2010 年到坦桑尼亚研究哈扎Hadza 狩猎采集者的能量代谢率时，从食物共享的价值观中学到了。他注意到的第一件事是哈扎人使用“za”这个词的频率，它的意思是“给予”。这是所有哈扎人小时候学习的一个神奇的词，可以让某人与他们分享浆果、蜂蜜或其他食物。这种分享有助于所有哈扎人活跃起来：哈扎妇女在狩猎和觅食时，每天步行约 8 公里；男性，14 公里——比一个典型的美国人 1 周步行还多。
为了了解他们的能量消耗，Pontzer 询问哈扎人是否愿意喝他的无味水并提供尿液样本。他们同意了。他几乎无法为这项研究获得资金，因为其他研究人员认为这纯属多此一举。 “每个人都知道哈扎人的能量消耗非常高，因为他们非常活跃——除非他们没有。”
个别哈扎人的活动天数越来越少，有些人燃烧的卡路里比平均水平多或少 10%。但根据脱脂体重调整后，Hadza 男性和女性平均每天消耗的能量与美国以及欧洲、俄罗斯和日本的男性和女性相同，他在 2012 年的 PLOS ONE 上报道. “当你考虑到身体活动的差异时，你会感到惊讶。”
芝加哥洛约拉大学的流行病学家 Amy Luke 对此并不感到惊讶。她已经通过双重标记的水研究得到了类似的结果，显示西非的女性农民每天使用的能量与芝加哥女性的相同——对于一个 75 公斤的女性来说，大约 2400 卡路里。
对其他狩猎采集者和觅食者群体的研究证实，哈扎人并非异常。Pontzer 认为，狩猎采集者的身体会通过在其他看不见的任务上消耗更少的卡路里来适应更多的活动，例如炎症和压力反应。 “哈扎人的身体活动并没有增加每天燃烧的卡路里，而是改变了他们消耗卡路里的方式。”他说。
他通过对另一个团队对受过半程马拉松训练的久坐女性的研究数据的新分析来支持这一点：经过数周的训练，与开始训练前相比，每周跑 40 公里时，她们每天消耗的能量几乎没有增加。在另一项对马拉松运动员的研究中，每周 6 天，每天跑 42.6 公里，持续 140 天，Pontzer 和他的同事们发现，随着时间的推移，跑步者消耗的能量逐渐减少——实验末期时每天消耗4900卡路里，而开始时每天消耗6200卡路里。
Pontzer说，随着运动员在数周或数月内跑得越来越多，他们的新陈代谢引擎会在其他地方减少，以便为额外的运动成本腾出空间。相反，如果你是一个沙发土豆，你每天可能仍然消耗几乎同样多的卡路里，从而为你的身体留下更多的能量用于压力反应等内部过程。
这是 Pontzer 的“最具争议和有趣的想法”，哈佛大学古人类学家 Daniel Lieberman 说，他是 Pontzer 的论文顾问。 “今天早上我跑了大约 5 英里；我跑了大约500卡路里。在一个非常简单的模型中，这意味着我的 TEE 会高出 500 卡路里。 ……根据 Herman 的说法，更活跃的人的 TEE 并没有你预测的那么高……但我们仍然不知道为什么或如何发生这种情况。”
Pontzer 的研究结果对想要减肥的人产生了令人沮丧的影响。“你无法通过锻炼来摆脱肥胖，”中国科学院的进化生理学家John Speakman说。该研究已经在影响营养和减肥的饮食指南。例如，英国国家食品战略指出“你必须摆脱不良饮食”。
但 Thyfault 警告说，消息可能弊大于利。他说，锻炼的人首先不太可能增加体重，而那些在节食的同时锻炼的人往往能更好地减轻体重。他说，运动还可以影响脂肪在身体上的储存位置以及患糖尿病和心脏病的风险。
Pontzer 同意，锻炼对身体健康至关重要：活跃且适合 70 多岁和 80 多岁的 Hadza 人不会患糖尿病和心脏病。而且，他补充说，“如果锻炼可以减轻压力反应，那么这种补偿是一件好事。”但他说误导节食者是不公平的：“运动可以防止你生病，但节食是你控制体重的最佳工具。”
Pontzer 现在正在探索他对运动员的研究中出现的一个谜团：我们的身体每天可以燃烧多少卡路里似乎有一个硬性限制，这取决于我们消化食物并将其转化为能量的速度。他计算出一个 85 公斤重的人每天摄入的热量上限约为 4650 卡路里。
Speakman认为这个限制太低了，并指出 1980 年代和 90 年代环法自行车赛的骑手超过了它。但自行车棋手将脂肪和葡萄糖直接注入血液中，Pontzer 认为这种做法可能帮助他们绕过了将食物转化为能量的生理限制。 Pontzer 说，正如对马拉松运动员的研究表明，精英运动员可以在几个月内突破极限，但不能无限期地维持下去。
为了了解身体如何在不破坏能量极限的情况下进行剧烈运动或抵抗疾病，Pontzer 和他的学生正在探索身体如何抑制其他活动。 “我认为我们会发现这些调整可以降低炎症，降低我们的压力反应。我们这样做是为了使能源账簿保持平衡。”
https://***.science.org/content/article/scientist-busts-myths-about-how-humans-burn-calories-and-why
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