為什么運(yùn)動(dòng)對(duì)于控制體重收效甚微？人類又是如何演化形成一些獨(dú)有的重要特征的？通過(guò)研究人體的能量消耗方式，這兩個(gè)看似無(wú)關(guān)的問(wèn)題都得到了解答。

在傳統(tǒng)觀念中，經(jīng)常進(jìn)行體力活動(dòng)的人比活動(dòng)量較小的人消耗的能量多。但近期的研究發(fā)現(xiàn)，在傳統(tǒng)的狩獵采集社會(huì)中，部落成員每天從事大量艱苦的體力勞動(dòng)，但他們消耗的能量卻與享受現(xiàn)代便利生活的人相同。

如果人類的能量消耗是恒定的，那么人類的大腦等高能耗的特征是如何演化出來(lái)的？通過(guò)比較人類與其他靈長(zhǎng)類動(dòng)物的能量消耗模式，我們發(fā)現(xiàn)，在演化過(guò)程中，人類通過(guò)增加新陳代謝率，維持上述特征。

1、還是沒(méi)有找到長(zhǎng)頸鹿

在坦桑尼亞北部的熱帶草原上，生活著原始的狩獵采集部落——哈扎部落（Hadza）。他們以野生動(dòng)植物為食，對(duì)當(dāng)?shù)氐牡匦魏蛣?dòng)植物了如指掌，甚至比你對(duì)你家附近的超市還要熟悉。我們的故事就從這里開(kāi)始。為了尋找一只被射中的長(zhǎng)頸鹿，我們4個(gè)人已經(jīng)走了半天路。前一天夜晚，近40歲的哈扎男子穆瓦薩德在25碼（22.86米）開(kāi)外向這只長(zhǎng)頸鹿射出了一只裝著鋼制箭頭的木箭，箭頭上涂抹了可怕的自制毒藥。這只毒箭射中了長(zhǎng)頸鹿的脖子下方。穆瓦薩德讓長(zhǎng)頸鹿奔跑一陣，以便藥性發(fā)作，天亮后它就會(huì)死掉。這個(gè)龐然大物夠他的家人和部落的其他成員吃上一個(gè)星期，當(dāng)然，前提是得找到它。

我們這個(gè)4人團(tuán)隊(duì)的成員還包括亞利桑那大學(xué)的戴夫·里奇?zhèn)惡?2歲的哈扎男孩內(nèi)耶，而穆瓦薩德是這個(gè)團(tuán)隊(duì)的首領(lǐng)。天剛蒙蒙亮，我們就從哈扎人的營(yíng)地出發(fā)了。我們穿行在無(wú)盡的草原中，經(jīng)過(guò)一個(gè)小時(shí)的搜尋，終于發(fā)現(xiàn)了長(zhǎng)頸鹿留下的血跡。幾個(gè)小時(shí)過(guò)去了，我們依然在烈日下追尋著這只被射中的動(dòng)物，但是血跡卻越來(lái)越稀薄。

還是沒(méi)有找到長(zhǎng)頸鹿，不過(guò)至少我還帶著水。剛過(guò)中午，我們躲在一片灌木叢的樹(shù)蔭下休息，穆瓦薩德思考著那只長(zhǎng)頸鹿會(huì)往哪兒走。我?guī)Я舜蠹s1夸脫（約1.14升）的水，我想這足以幫助我們度過(guò)炎熱的下午了。然而穆瓦薩德沒(méi)有帶一滴水，這是哈扎人的習(xí)慣。小憩之后，我們準(zhǔn)備繼續(xù)上路，這時(shí)我給穆瓦薩德遞了一瓶水。穆瓦薩德笑著瞟了我一眼，一口氣把一整瓶水喝光，然后把空瓶遞給了我。

這瓶水是我試驗(yàn)計(jì)劃的一部分。我、戴維和耶魯大學(xué)的布賴恩·伍德這一個(gè)月都跟哈扎人住在一起，這是科學(xué)家第一次直接測(cè)量狩獵采集部落的每日能量消耗。我們邀請(qǐng)了幾十位男女參與者，穆瓦薩德就是其中一員。我們讓受試者喝一種特殊的水，這一小瓶水就貴的出奇，水中富含2種稀有的同位素：氘（2H）和重氧（18O）。我們分析每位受試者尿樣中的氫、氧同位素，計(jì)算出身體產(chǎn)生二氧化碳的速率，從而進(jìn)一步算出他們每天消耗多少能量。因?yàn)榫哂兄庇^、安全、精確等優(yōu)點(diǎn)，這種雙標(biāo)水（doubly labelled water，DLW）法被譽(yù)為公共衛(wèi)生領(lǐng)域測(cè)定每日能量消耗的“金標(biāo)準(zhǔn)”。但是，這種方法需要受試者把水喝得干干凈凈。我們煞費(fèi)苦心，告訴他們必須把一整瓶水喝光，千萬(wàn)不能灑出來(lái)。穆瓦薩德看來(lái)是把我們的囑托放在心上了。

通過(guò)對(duì)哈扎部落的研究，我們對(duì)人體消耗能量的方式有了更深的認(rèn)識(shí)。結(jié)合其他研究人員的成果，我們提出了一些令人驚訝的新觀點(diǎn)。與通常的觀點(diǎn)相反，我們得到的數(shù)據(jù)表明，無(wú)論進(jìn)行多大強(qiáng)度的體力活動(dòng)，人類每天消耗的能量是相同的。然而，與我們的靈長(zhǎng)類近親相比，人類消耗的能量更多。這些結(jié)論有助于解釋兩個(gè)看似無(wú)關(guān)，實(shí)則密不可分的問(wèn)題：為什么運(yùn)動(dòng)對(duì)于控制體重收效甚微？人類很多獨(dú)有的特征是如何產(chǎn)生的？

2、卡路里經(jīng)濟(jì)學(xué)

對(duì)人類演化和人類生態(tài)學(xué)感興趣的科學(xué)家往往關(guān)注能量消耗，因?yàn)槟芰渴且磺猩�命現(xiàn)象的核心。科學(xué)家可以通過(guò)測(cè)量代謝速率了解任何一個(gè)物種：生命本質(zhì)上是一個(gè)將能量轉(zhuǎn)化為后代的游戲，生物通過(guò)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征，使得單位能量帶來(lái)的收益最大化。理想情況下，這類研究的對(duì)象應(yīng)該生活在與祖先相同的環(huán)境中，這里保留了塑造出人類特征的生態(tài)壓力。不幸的是，現(xiàn)在很難找到合適的研究對(duì)象了，因?yàn)榇蟛糠秩艘呀?jīng)脫離了整天在野外尋覓食物的生活。在過(guò)去的200萬(wàn)年中，人類和我們的祖先幾乎一直是過(guò)著狩獵采集生活。農(nóng)業(yè)在距今1萬(wàn)年前才出現(xiàn)，而城市、工業(yè)和現(xiàn)代技術(shù)則是在幾代人之前才出現(xiàn)的。作為世界上最后的狩獵采集群體，哈扎人成為研究人類在畜牧、汽車和電腦出現(xiàn)之前的演化歷程的關(guān)鍵人群。

長(zhǎng)久以來(lái)，研究公眾衛(wèi)生和人類演化的科學(xué)家一直認(rèn)為，過(guò)著打獵采集生活的祖先，一定會(huì)比生活在城鎮(zhèn)里的現(xiàn)代人消耗更多的能量。看到哈扎族人艱苦的生活方式，這個(gè)假設(shè)似乎更加難以被推翻。很多公眾衛(wèi)生學(xué)者甚至提出，目前發(fā)達(dá)國(guó)家中肥胖癥流行，就是因?yàn)槿藗兊娜粘Ｄ芰肯�耗減少，沒(méi)有被消耗掉的熱量逐漸累積變成脂肪。我們測(cè)定哈扎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(xiàn)代西方人的能量消耗要低多少。度過(guò)了塵土飛揚(yáng)的炎熱季節(jié)，我們返回了美國(guó)，我把哈扎人的尿樣小心翼翼地用干冰保存起來(lái)，送往位于休斯敦的貝勒醫(yī)學(xué)院，那里有全美頂級(jí)的雙標(biāo)水實(shí)驗(yàn)室。我猜想，這些哈扎人每天消耗的能量一定高得驚人。

但是，通過(guò)質(zhì)譜儀得出的同位素結(jié)果非常有意思。貝勒醫(yī)學(xué)院的分析結(jié)果顯示，哈扎人消耗的能量與我們并無(wú)差異。哈扎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(duì)所有能想到的因素進(jìn)行了進(jìn)一步的分析，包括體重、體脂率、年齡和性別，但是都沒(méi)有區(qū)別。這怎么可能呢？我們遺漏了什么嗎？還是說(shuō)，我們對(duì)人類生物學(xué)和演化的某些觀點(diǎn)出錯(cuò)了？

3、守恒的人體能耗

體力活動(dòng)較多的人消耗的能量更多，這個(gè)觀點(diǎn)是如此顯而易見(jiàn)、無(wú)可辯駁，以至于我們?cè)谌狈ε�判性思考和�?shí)驗(yàn)證據(jù)的情況下，就接受了這個(gè)觀點(diǎn)。自從20世紀(jì)八九十年代以來(lái)，隨著雙標(biāo)水法的出現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)向公眾健康和營(yíng)養(yǎng)學(xué)的傳統(tǒng)觀念提出了挑戰(zhàn)。從哈扎部落得到的結(jié)論固然令人詫異，卻也不是晴天霹靂。它更像是開(kāi)始下雨時(shí)，第一滴落入你后頸的雨滴，早已存在卻一直被忽略。

最早的雙標(biāo)水法研究選擇了危地馬拉、岡比亞和玻利維亞的傳統(tǒng)農(nóng)民，結(jié)果表明，他們的能量消耗與城市居民基本一致。本世紀(jì)初，芝加哥洛約拉大學(xué)的公眾衛(wèi)生學(xué)家埃米·盧克開(kāi)展了進(jìn)一步的研究，她對(duì)比了尼日利亞鄉(xiāng)村女性與芝加哥市非洲裔美國(guó)女性的能量消耗和體力活動(dòng)。與我們對(duì)哈扎人的研究結(jié)果一樣，盧克發(fā)現(xiàn)盡管兩類人群的活動(dòng)量差異很大，但每天的能量消耗卻沒(méi)有差異。洛約拉大學(xué)的另一位科學(xué)家拉臘·杜加斯與盧克進(jìn)一步分析了全球98類人群的能量消耗情況，發(fā)現(xiàn)無(wú)論是在發(fā)達(dá)國(guó)家享受現(xiàn)代化便利生活，還是在發(fā)展中國(guó)家進(jìn)行更多體力活動(dòng)的人群，他們的能量消耗都是相同的。

人類并不是唯一一個(gè)能量消耗速率固定的物種。完成了對(duì)哈扎人的研究之后，我緊接著領(lǐng)導(dǎo)開(kāi)展了一個(gè)大型合作項(xiàng)目，測(cè)定猴子、猿、狐猴和人類等靈長(zhǎng)類動(dòng)物的日常能量消耗。我們發(fā)現(xiàn)，盡管體力活動(dòng)水平有明顯差異，但是，被關(guān)在實(shí)驗(yàn)室或者動(dòng)物園里的靈長(zhǎng)類動(dòng)物與野外個(gè)體每天消耗的能量相當(dāng)。

為了進(jìn)行更細(xì)致的觀察，比較個(gè)體而不僅是群體的平均情況，我們對(duì)體力活動(dòng)水平和能量消耗的關(guān)系開(kāi)展了為期多年的大規(guī)模分析，這被稱為流行病學(xué)遷移研究建模。在整整一周的時(shí)間里，超過(guò)300名受試者每天24小時(shí)都要穿戴類似Fitbit或其他健身追蹤器的感應(yīng)器，同時(shí)，我們用雙標(biāo)水法測(cè)量他們的每日能量消耗。我們發(fā)現(xiàn)，受試者每天的體力活動(dòng)與代謝速率之間僅呈現(xiàn)出很弱的相關(guān)性。平均來(lái)說(shuō)，終日懶散在家的人每天消耗的熱量比進(jìn)行適度鍛煉（指每周進(jìn)行一些鍛煉，上樓時(shí)走樓梯）的人少200卡路里。但更重要的是，當(dāng)體力活動(dòng)量增加時(shí)，能量消耗提升到一定水平就保持不變了：體力活動(dòng)量最大的人與進(jìn)行中等強(qiáng)度體力活動(dòng)的人消耗的能量一致。在這項(xiàng)針對(duì)個(gè)體的研究中，我們很明顯地看到了與群體研究一樣的現(xiàn)象，就是這種現(xiàn)象令哈扎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(yīng)更大的活動(dòng)量的？哈扎人每天要在狩獵、采集上消耗數(shù)百卡路里，但他們消耗的總能量卻跟那些不常運(yùn)動(dòng)的歐美人一樣多，這是怎么回事？我們還不確定答案，但要明確的是，運(yùn)動(dòng)本身的成本是不變的：例如，同樣是走1英里，哈扎人消耗的熱量與西方人是一樣的。這可能是因?yàn)椋�活�?dòng)量較大的人能通過(guò)微妙的行為方式改變節(jié)省能量，比如他們會(huì)找機(jī)會(huì)坐下，或者是睡眠程度更深。但我們的METS數(shù)據(jù)分析結(jié)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(xiàn)象。

另一種有趣的可能性是，為了在固定的能量預(yù)算中，給額外的體力活動(dòng)消耗騰出空間，用于很多看不見(jiàn)的活動(dòng)的能量減少了：細(xì)胞和器官的工作維持著我們的生命，在這些活動(dòng)中節(jié)省能量，能在每日能量消耗恒定的情況下，讓我們進(jìn)行更多的體力活動(dòng)。例如，鍛煉常常會(huì)造成免疫系統(tǒng)對(duì)抗感染的炎性反應(yīng)減弱、導(dǎo)致雌性激素等生殖激素分泌水平下降。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，日常運(yùn)動(dòng)的增加對(duì)能量消耗沒(méi)有影響，但卻會(huì)縮短排卵周期、減慢組織修復(fù)。極端情況下，一些動(dòng)物會(huì)吃掉它們尚未斷奶的幼崽。看來(lái)，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(jù)表明，肥胖是暴飲暴食導(dǎo)致的疾病，懶惰不是肥胖的原因。人們攝入的能量高于消耗掉的能量時(shí)，體重就會(huì)增加。如果說(shuō)在人類歷史上，每天的能量消耗從未發(fā)生改變，那么當(dāng)代肥胖盛行的主犯就是飲食了。這算不上新聞。公眾衛(wèi)生領(lǐng)域早就有諺語(yǔ)：你無(wú)法抵消糟糕的飲食造成的后果。根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)以及對(duì)大量數(shù)據(jù)的分析，專家發(fā)現(xiàn)僅僅進(jìn)行體育鍛煉并不能減肥。這些最新的研究有助于解釋為何運(yùn)動(dòng)對(duì)減肥無(wú)效。并不是我們不夠努力，而是我們的身體從一開(kāi)始就唱反調(diào)。

不過(guò)，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(yùn)動(dòng)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(tǒng)能力、改善大腦功能和健康老齡化。實(shí)際上，我的猜想是，對(duì)體力活動(dòng)的代謝適應(yīng)也是運(yùn)動(dòng)使我們保持健康的原因之一：將能量從炎癥等活動(dòng)中轉(zhuǎn)移，以免炎癥持續(xù)太久從而產(chǎn)生負(fù)面影響。例如，慢性炎癥就與心血管病和自體免疫疾病有關(guān)。

吃下的食物當(dāng)然會(huì)影響我們的健康，運(yùn)動(dòng)配合飲食改變能夠讓我們保持健康的體重，但根據(jù)以上研究，最好把飲食和運(yùn)動(dòng)看作擁有不同效果的工具。運(yùn)動(dòng)可以讓我們保持健康活力，而要保持體重則要依靠飲食。

4、演化與能量消耗

近期的科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，代謝適應(yīng)有助于闡明運(yùn)動(dòng)與肥胖的關(guān)系，但是固定、自適應(yīng)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，那么人類是怎么演化成為與我們的靈長(zhǎng)類近親完全不同的物種的？生命沒(méi)有免費(fèi)的午餐。資源是有限的，在一種特征上有過(guò)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(qiáng)，壽命卻很短，這并不是巧合。它們把大量的能量都投入到繁殖中，所以沒(méi)有多余的能量來(lái)維護(hù)身體和延長(zhǎng)壽命。霸王龍有碩大的頭部、鋒利的牙齒、強(qiáng)壯的后肢，但是它們的前爪小得可憐，所以即使是恐龍也不能將各個(gè)特征都演化得足夠完善。

在這種崇尚節(jié)儉的演化基本原則中，人類是個(gè)例外。我們的大腦是如此之大，當(dāng)你坐著閱讀這篇文章時(shí)，每4次呼吸獲得的氧氣中，都有一次要供大腦使用。根據(jù)我們對(duì)哈扎人的研究結(jié)果以及其他研究者的結(jié)論，能量消耗是固定的，那么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征的？在廣泛對(duì)比了人類與其他靈長(zhǎng)類動(dòng)物的能量消耗后，我們開(kāi)始懷疑，在人類的演化歷程中，生理代謝或許發(fā)生了重大改變，這一變化推動(dòng)了一系列能耗巨大的生理特征的形成。

我們發(fā)現(xiàn)，靈長(zhǎng)類動(dòng)物每天消耗的能量只有其他哺乳動(dòng)物的一半。與緩慢的代謝速率相對(duì)應(yīng)的，是靈長(zhǎng)類動(dòng)物較為緩慢的生長(zhǎng)和繁殖速率。反過(guò)來(lái)說(shuō)，人類的繁殖等特征耗能更高，是不是因?yàn)榇�謝速率經(jīng)過(guò)演化變得更快呢？為了驗(yàn)證這個(gè)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(biāo)水，然后收集尿液與人類進(jìn)行可靠的對(duì)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(yùn)動(dòng)量等影響因素后，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(zhǎng)類相比，人類額外的能量消耗是為了支持更大的大腦、生育更多后代，并且維持身體機(jī)能，使人類的壽命更長(zhǎng)。人類的演化不僅僅體現(xiàn)在我們吃得更多（雖然事實(shí)如此），我們知道，如果身體無(wú)法消耗這些額外的能量，那只會(huì)導(dǎo)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(xì)胞水平上也是如此。人類的演化并非完全沒(méi)有取舍：相比于其他猿類，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(lái)消化食物中的纖維。但是人類得以演化至今的關(guān)鍵，是新陳代謝機(jī)制的革命性改變。

下午晚些時(shí)候，我們踏上了回營(yíng)地的路。穆瓦薩德也停止了對(duì)地面的搜索，目視著前方。我們回家了，但是并沒(méi)有找到長(zhǎng)頸鹿。這是人類高能耗策略的一個(gè)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(wú)論是對(duì)于外出覓食的哈扎部落男女，還是留在營(yíng)地里的孩子來(lái)說(shuō)，遭受饑餓的風(fēng)險(xiǎn)也大大提高了。

幸運(yùn)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(shù)的物種，烹飪?cè)黾恿耸澄锏臒崃恐担�使得食物更易于吸收。我們熟練地掌握了火的使用，把本不適于食用的塊根類蔬菜（從超市出售的紅薯到哈扎人吃的野生薯類）變成真正能補(bǔ)充熱量的“淀粉炸彈”。我們也在演化中變胖。我們知道西方國(guó)家面臨著肥胖危機(jī)，而即使是按照人類標(biāo)準(zhǔn)很瘦的哈扎成年人，其脂肪含量都是關(guān)在動(dòng)物園里的黑猩猩的兩倍。雖然在現(xiàn)代社會(huì)，脂肪過(guò)多可能是個(gè)問(wèn)題，但我們偏愛(ài)儲(chǔ)存脂肪的特性，或許是和代謝速率的加快一同演化而來(lái)的，成為人類在食物匱乏時(shí)期得以生存的關(guān)鍵。

太陽(yáng)下落到樹(shù)梢的位置，我們伴隨著余暉走回了營(yíng)地。我和戴維走向自己的帳篷，穆瓦薩德和內(nèi)耶則回到了自己家的小屋，每個(gè)人都很高興，我們終于回家了。雖然沒(méi)有捕到長(zhǎng)頸鹿，但是那天晚上沒(méi)有一個(gè)人餓肚子。營(yíng)地里的我們擁有人類對(duì)抗饑餓最巧妙、有力的武器：分享。對(duì)我們來(lái)說(shuō)，分享食物顯得如此平常，無(wú)論是在燒烤宴會(huì)、生日派對(duì)還是受誡禮上，我們都把分享食物看作理所當(dāng)然的事，但其實(shí)分享是人類演化道路上必不可少的重要一環(huán)。

除了對(duì)營(yíng)養(yǎng)的需求和脂肪儲(chǔ)存，人類能量消耗增加的最深遠(yuǎn)影響可能是，人類被迫開(kāi)始合作。隨著人類代謝速率的加快，我們的命運(yùn)與他人牢牢綁在一起，要么合作，要么死亡。當(dāng)我和戴維、布賴恩坐在一起，打開(kāi)沙丁魚罐頭和薯片，講述起當(dāng)天的冒險(xiǎn)遭遇時(shí)，我意識(shí)到我們除了分享食物沒(méi)有其他辦法了。沒(méi)有長(zhǎng)頸鹿，也沒(méi)關(guān)系。（翻譯 張文韜）

（赫爾曼·龐澤是紐約市立大學(xué)亨特學(xué)院的人類學(xué)家。他通過(guò)研究人類和其他人科動(dòng)物的能量消耗，檢驗(yàn)人類生理、解剖學(xué)的演化假說(shuō)。）