耐力型比赛的能量代谢极限

许多马拉松选手都知道在比赛中吃能量胶带来的提神效果。（嗯，富含卡路里的糊状物。）但根据发表在《科学进展》杂志上的一项新研究，在耐力型比赛中，人体的能量吸收存在极限。这种代谢极限取决于你所承受的…呃，或者说是比赛的持续时间。但重要的是，在一定时间点之后，它会达到平台期，表明人类身体吸收能量的能力存在一个普遍的上限。

额外能量

一切都始于一场比赛。但不是普通的比赛——这是一场为期140天的横跨美国的长跑比赛，恰如其分地命名为美国横跨耐力赛（RAUSA）。比赛从洛杉矶地区开始，到华盛顿特区结束。2015年，参赛者在四个多月的时间里，基本上每天跑一个马拉松，以提高人们对美国肥胖问题的认识。RAUSA的组织者之一兼研究总监Bryce Carlson邀请了杜克大学进化人类学家Herman Pontzer及其团队参与该赛事的科学考察。

在此期间，Pontzer的一名硕士生Caitlin Thurber，《科学进展》论文的第一作者，对六名跑步者进行了一些测量。在比赛前后和比赛期间的不同时间点，她计算了运动员每日的能量消耗，即一个人一天消耗多少能量。

为此，研究团队依赖于一种叫做双标记水（DLW）的方法。DLW用不同同位素或元素的变体替换普通水中的氢和氧。（对于同位素爱好者来说：他们使用了氧-18和氢-2，也称为氘。）Pontzer表示，使用这些不常见的同位素，就相当于一种代谢追踪技术。

当我们的身体代谢碳时，碳几乎存在于我们吃的所有食物中，其中一个副产物是二氧化碳（CO2）。CO2的两个氧原子中，一个可以追溯到我们吃过的任何食物。但第二个氧原子来自水。因此，如果你改变一个人饮用水中的同位素，这些同位素就会充当化学标记，帮助你检测和测量CO2代谢废物。“正如Pontzer在一封电子邮件中所解释的，这反过来又能精确地测量燃烧的卡路里。”

通过计算跑步者每天燃烧多少卡路里，Pontzer和他的团队还能够计算出一个叫做代谢范围的值。这是每日能量消耗与静息代谢率（RMR）的比率——RMR是人体进行呼吸和循环等基本静止功能所需的能量。基本上，你的代谢范围代表了你还有多少“能量储备”可以用于非生存必需的活动，比如生长、繁殖，或者……每周跑六个马拉松，持续四个多月，就像所有正常人一样。他们发现，平均而言，跑步者的代谢范围大约是他们RMR的3.24倍。

但研究人员想知道更多。“我们很好奇，RAUSA跑步者的高消耗水平与其他极端赛事的数据相比如何，”Pontzer写道。于是他们查阅了文献。

挑战代谢极限

他们仔细研究了以往的研究论文，并收集了关于一系列其他耐力活动的信息。其中一些包括铁人三项赛（一项不间断的铁人三项比赛，包括2.4英里游泳、112英里自行车和马拉松，平均用时约半天）；环法自行车赛（自行车手在23天内骑行约2200英里）；穿越南极洲50天和95天的徒步；冈比亚农民在为期120天的收获季期间的工作；甚至还有怀孕（我的意思是，女性在约280天的时间里会孕育一个新生命）。

在绘制了这些活动的平均代谢范围后，研究人员注意到一个趋势。耐力比赛持续时间越长，人的代谢范围就越低。在大约275天及以上时，代谢范围达到2.5 x RMR的平台期。

Pontzer和他的团队推测，这个限制与一个人吃多少食物有关。他们又查看了其他一些研究，这些研究要么专注于过度进食——摄入比消耗更多的卡路里，然后在接下来的几天里进行最少的体育活动——要么研究人们吃任何他们想吃的东西，但同时也参加耐力比赛。

无论人们是暴饮暴食还是参加艰苦的比赛，当Pontzer和他的合著者之一John Speakman计算参与者实际从食物中吸收的能量时，它总是达到了2.5 x RMR的限制。

Speakman表示：“如果你想消耗超过2.5 x [RMR]的能量，你只能通过燃烧身体脂肪和其他身体储备来做到。如果你消耗低于2.5，你可以无限期地从食物摄入中维持。”

公开的挑战

虽然这听起来可能只是一个令人惊叹的事实，但了解这种代谢限制对于那些以挑战人类耐力极限为生利的专家来说尤其重要。Speakman说，这“对于军事行动和其他需要人们长时间以高水平消耗能量的耐力活动来说很重要。”

但它也可以丰富我们对其他现象的理解，比如我们的祖先是如何影响的。耐力运动员达到的2.5 x RMR的代谢范围限制，与女性在怀孕期间达到的代谢范围限制（约2.2 x RMR）相差不大。这些相似之处表明，我们用于非必需功能的额外能量储备，根植于进化。但这留给未来的研究。与此同时，Pontzer对他们可能在代谢极限上失误持开放态度。“我猜这对精英耐力运动员来说是一个挑战，”Pontzer在一份新闻稿中说。“当你的理论被证伪时，科学才会进步。也许有一天会有人突破这个极限，向我们展示我们错过了什么。”