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來源：
原文 by Herman Pontzer
翻譯 by 張文韜 | ID：yundongbiaoxian
為什麼運動對於控制體重收效甚微？人類又是如何演化形成一些獨有的重要特徵的？
通過研究人體的能量消耗方式，這兩個看似無關的問題都得到了解答。
在傳統觀念中，經常進行體力活動的人比活動量較小的人消耗的能量多。但近期的研究發現，在傳統的狩獵采集社會中，部落成員每天從事大量艱苦的體力勞力，但他們消耗的能量卻與享受現代便利生活的人相同。
如果人類的能量消耗是恒定的，那麼人類的大腦等高能耗的特徵是如何演化出來的？通過比較人類與其他靈長類動物的能量消耗模式，我們發現，在演化過程中，人類通過增加新陳代謝率，維持上述特徵。
1 卡路里經濟學
對人類演化和人類生態學感興趣的科學家往往關注能量消耗，因為能量是一切生命現象的核心。科學家可以通過測量代謝速率了解任何一個物種：生命本質上是一個將能量轉化為後代的遊戲，生物通過消耗能量在演化道路上受益，而自然選擇作用塑造了物種的各種特徵，使得單位能量帶來的收益最大化。理想情況下，這類研究的對象應該生活在與祖先相同的環境中，這里保留了塑造出人類特徵的生態壓力。不幸的是，現在很難找到合適的研究對象了，因為大部分人已經脫離了整天在野外尋覓食物的生活。在過去的 200 萬年中，人類和我們的祖先幾乎一直是過著狩獵采集生活。農業在距今 1 萬年前才出現，而城市、工業和現代技術則是在幾代人之前才出現的。作為世界上最後的狩獵采集群體，哈紮人成為研究人類在畜牧、汽車和電腦出現之前的演化歷程的關鍵人群。
長久以來，研究公眾衛生和人類演化的科學家一直認為，過著打獵采集生活的祖先，一定會比生活在城鎮里的現代人消耗更多的能量。看到哈紮族人艱苦的生活方式，這個假設似乎更加難以被推翻。很多公眾衛生學者甚至提出，目前發達國家中肥胖症流行，就是因為人們的日常能量消耗減少，沒有被消耗掉的熱量逐漸累積變成脂肪。我們測定哈紮人每天新陳代謝速率的目的之一，就是要確定與這些狩獵采集者相比，現代西方人的能量消耗要低多少。度過了塵土飛揚的炎熱季節，我們返回了美國，我把哈紮人的尿樣小心翼翼地用幹冰保存起來，送往位於休斯敦的貝勒醫學院，那里有全美頂級的雙標水實驗室。我猜想，這些哈紮人每天消耗的能量一定高得驚人。
但是，通過質譜儀得出的同位素結果非常有意思。貝勒醫學院的分析結果顯示，哈紮人消耗的能量與我們並無差異。哈紮男性每天攝入和消耗的熱量約為 2600 卡路里，女性大約是 1900 卡路里，這與歐美成年人一致。我們對所有能想到的因素進行了進一步的分析，包括體重、體脂率、年齡和性別，但是都沒有區別。這怎麼可能呢？我們遺漏了什麼嗎？還是說，我們對人類生物學和演化的某些觀點出錯了？
2 守恒的人體能耗
體力活動較多的人消耗的能量更多，這個觀點是如此顯而易見、無可辯駁，以至於我們在缺乏批判性思考和實驗證據的情況下，就接受了這個觀點。自從 20 世紀八九十年代以來，隨著雙標水法的出現，實驗數據向公眾健康和營養學的傳統觀念提出了挑戰。從哈紮部落得到的結論固然令人詫異，卻也不是晴天霹靂。它更像是開始下雨時，第一滴落入你後頸的雨滴，早已存在卻一直被忽略。
最早的雙標水法研究選擇了危地馬拉、岡比亞和玻利維亞的傳統農民，結果表明，他們的能量消耗與城市居民基本一致。本世紀初，芝加哥洛約拉大學的公眾衛生學家埃米·盧克開展了進一步的研究，她對比了尼日鄉村女性與芝加哥市非洲裔美國女性的能量消耗和體力活動。與我們對哈紮人的研究結果一樣，盧克發現盡管兩類人群的活動量差異很大，但每天的能量消耗卻沒有差異。洛約拉大學的另一位科學家拉臘·杜加斯與盧克進一步分析了全球 98 類人群的能量消耗情況，發現無論是在發達國家享受現代化便利生活，還是在發展中國家進行更多體力活動的人群，他們的能量消耗都是相同的。
人類並不是唯一一個能量消耗速率固定的物種。完成了對哈紮人的研究之後，我緊接著主管開展了一個大型合作項目，測定猴子、猿、狐猴和人類等靈長類動物的日常能量消耗。我們發現，盡管體力活動水平有明顯差異，但是，被關在實驗室或者動物園里的靈長類動物與野外個體每天消耗的能量相當。
為了進行更細致的觀察，比較個體而不僅是群體的平均情況，我們對體力活動水平和能量消耗的關係開展了為期多年的大規模分析，這被稱為流行病學遷移研究建模。在整整一周的時間里，超過 300 名受試者每天 24 小時都要穿戴類似 Fitbit 或其他健身追蹤器的感應器，同時，我們用雙標水法測量他們的每日能量消耗。我們發現，受試者每天的體力活動與代謝速率之間僅呈現出很弱的相關性。平均來說，終日懶散在家的人每天消耗的熱量比進行適度鍛煉（指每周進行一些鍛煉，上樓時走樓梯）的人少 200 卡路里。但更重要的是，當體力活動量增加時，能量消耗提升到一定水平就保持不變了：體力活動量最大的人與進行中等強度體力活動的人消耗的能量一致。在這項針對個體的研究中，我們很明顯地看到了與群體研究一樣的現象，就是這種現象令哈紮部落與其他群體的能量消耗保持相同。
在保持正常能量消耗的情況下，身體是如何適應更大的活動量的？哈紮人每天要在狩獵、采集上消耗數百卡路里，但他們消耗的總能量卻跟那些不常運動的歐美人一樣多，這是怎麼回事？我們還不確定答案，但要明確的是，運動本身的成本是不變的：例如，同樣是走1英里，哈紮人消耗的熱量與西方人是一樣的。這可能是因為，活動量較大的人能通過微妙的行為方式改變節省能量，比如他們會找機會坐下，或者是睡眠程度更深。但我們的 METS 數據分析結果顯示，這些行為雖然可能起到一些作用，卻不足以解釋每日能量消耗恒定的現象。
另一種有趣的可能性是，為了在固定的能量預算中，給額外的體力活動消耗騰出空間，用於很多看不見的活動的能量減少了：細胞和器官的工作維持著我們的生命，在這些活動中節省能量，能在每日能量消耗恒定的情況下，讓我們進行更多的體力活動。例如，鍛煉常常會造成免疫系統對抗感染的炎性反應減弱、導致雌性激素等生殖激素分泌水平下降。在動物實驗中，日常運動的增加對能量消耗沒有影響，但卻會縮短排卵周期、減慢組織修復。極端情況下，一些動物會吃掉它們尚未斷奶的幼崽。看來，為了保持每日的能量消耗不變，人和其他生物都演化出了若干策略。
以上所有證據表明，肥胖是暴飲暴食導致的疾病，懶惰不是肥胖的原因。人們攝入的能量高於消耗掉的能量時，體重就會增加。如果說在人類歷史上，每天的能量消耗從未發生改變，那麼當代肥胖盛行的主犯就是飲食了。這算不上新聞。公眾衛生領域早就有諺語：你無法抵消糟糕的飲食造成的後果（you cannt outrun a bad diet）。根據個人經驗以及對大量數據的分析，專家發現僅僅進行體育鍛煉並不能減肥。這些最新的研究有助於解釋為何運動對減肥無效。並不是我們不夠努力，而是我們的身體從一開始就唱反調。
不過，鍛煉仍然是必不可少的。這篇文章可不是你從此不去健身房的借口。運動還有大量有證可查的好處，比如提高心肺功能、提高免疫系統能力、改善大腦功能和健康老齡化。實際上，我的猜想是，對體力活動的代謝適應也是運動使我們保持健康的原因之一：將能量從炎症等活動中轉移，以免炎症持續太久從而產生負面影響。例如，慢性炎症就與心血管病和自體免疫疾病有關。
吃下的食物當然會影響我們的健康，運動配合飲食改變能夠讓我們保持健康的體重，但根據以上研究，最好把飲食和運動看作擁有不同效果的工具。運動可以讓我們保持健康活力，而要保持體重則要依靠飲食。
3 演化與能量消耗
近期的科學研究發現，代謝適應有助於闡明運動與肥胖的關係，但是固定、自適應的代謝速率給研究人員出了一道難題。如果每天的能量消耗固定不變，那麼人類是怎麼演化成為與我們的靈長類近親完全不同的物種的？生命沒有免費的午餐。資源是有限的，在一種特徵上有過人之處往往意味著在其他方面不盡如人意。兔子繁殖能力強，壽命卻很短，這並不是巧合。它們把大量的能量都投入到繁殖中，所以沒有多餘的能量來維護身體和延長壽命。霸王龍有碩大的頭部、鋒利的牙齒、強壯的後肢，但是它們的前爪小得可憐，所以即使是恐龍也不能將各個特徵都演化得足夠完善。
在這種崇尚節儉的演化基本原則中，人類是個例外。我們的大腦是如此之大，當你坐著閱讀這篇文章時，每 4 次呼吸獲得的氧氣中，都有一次要供大腦使用（大腦消耗占基礎代謝的 20-25%）。根據我們對哈紮人的研究結果以及其他研究者的結論，能量消耗是固定的，那麼這一與猿類相似的代謝模式是如何支持耗能高昂的人類特徵的？在廣泛對比了人類與其他靈長類動物的能量消耗後，我們開始懷疑，在人類的演化歷程中，生理代謝或許發生了重大改變，這一變化推動了一系列能耗巨大的生理特徵的形成。
我們發現，靈長類動物每天消耗的能量只有其他哺乳動物的一半。與緩慢的代謝速率相對應的，是靈長類動物較為緩慢的生長和繁殖速率。反過來說，人類的繁殖等特徵耗能更高，是不是因為代謝速率經過演化變得更快呢？為了驗證這個想法，我們挑選了黑猩猩、倭黑猩猩、大猩猩和猩猩，小心喂它們喝下雙標水，然後收集尿液與人類進行可靠的對比。不出所料，人類每天消耗的能量比所有其他人科近親都要多。即使在考慮了體型、運動量等影響因素後，人類每天也要比黑猩猩和倭黑猩猩多消耗 400 卡路里的能量，與大猩猩和猩猩的差值更大。與其他靈長類相比，人類額外的能量消耗是為了支持更大的大腦、生育更多後代，並且維持身體機能，使人類的壽命更長。
人類的演化不僅僅體現在我們吃得更多（雖然事實如此），我們知道，如果身體無法消耗這些額外的能量，那只會導致肥胖。與我們的猿類近親相比，我們的身體能夠更加迅速地燃燒能量、完成更多工作，在細胞水平上也是如此。人類的演化並非完全沒有取舍：相比於其他猿類，我們的消化道較小，其消耗的能量也更低；而猿類主要以植物為食，需要尺寸更大、能耗更高的腸道來消化食物中的纖維。但是人類得以演化至今的關鍵，是新陳代謝機制的革命性改變。
下午晚些時候，我們踏上了回營地的路。穆瓦薩德也停止了對地面的搜尋，目視著前方。我們回家了，但是並沒有找到長頸鹿。這是人類高能耗策略的一個弊端：非常有可能兩手空空地回家。我們需要高熱量的食物支撐快速的新陳代謝，但是這些食物很難從野外獲得，增加了尋找食物的能量消耗，而且無論是對於外出覓食的哈紮部落男女，還是留在營地里的孩子來說，遭受饑餓的風險也大大提高了。
幸運的是，人類在困境中演化出了防止挨餓的技能。我們是唯一掌握烹飪技術的物種，烹飪增加了食物的熱量值，使得食物更易於吸收。我們熟練地掌握了火的使用，把本不適於食用的塊根類蔬菜（從超市出售的紅薯到哈紮人吃的野生薯類）變成真正能補充熱量的「澱粉炸彈」。
我們也在演化中變胖。我們知道西方國家面臨著肥胖危機，而即使是按照人類標準很瘦的哈紮成年人，其脂肪含量都是關在動物園里的黑猩猩的兩倍。雖然在現代社會，脂肪過多可能是個問題，但我們偏愛儲存脂肪的特性，或許是和代謝速率的加快一同演化而來的，成為人類在食物匱乏時期得以生存的關鍵。
太陽下落到樹梢的位置，我們伴隨著餘暉走回了營地。我和戴維走向自己的帳篷，穆瓦薩德和內耶則回到了自己家的小屋，每個人都很高興，我們終於回家了。雖然沒有捕到長頸鹿，但是那天晚上沒有一個人餓肚子。營地里的我們擁有人類對抗饑餓最巧妙、有力的武器：分享。對我們來說，分享食物顯得如此平常，無論是在燒烤宴會、生日派對還是受誡禮上，我們都把分享食物看作理所當然的事，但其實分享是人類演化道路上必不可少的重要一環。
除了對營養的需求和脂肪儲存，人類能量消耗增加的最深遠影響可能是，人類被迫開始合作。隨著人類代謝速率的加快，我們的命運與他人牢牢綁在一起，要麼合作，要麼死亡。當我和戴維、布賴恩坐在一起，打開沙丁魚罐頭和薯片，講述起當天的冒險遭遇時，我意識到我們除了分享食物沒有其他辦法了。沒有長頸鹿，也沒關係。
