科學家摸到人類耐力“天花板”

一項新研究首次量化了長跑和自行車等耐力運動不可逾越的“上限”，同時發現，懷孕的代謝量與一場超級馬拉松相似。

馬拉松運動員似乎有使不完的勁，然而事實證明他們最大的障礙恰恰是自己的身體。新研究首次量化了長跑和自行車等耐力運動不可逾越的“上限”，同時發現，懷孕的代謝量與一場超級馬拉松相似。

長期以來，生理學家和運動員都對人體自身的極限很感興趣。大量證據表明，當運動超過幾個小時后，大多數人——包括哺乳動物——消耗的能量是其基礎代謝率（BMR）的5倍。杜克大學進化人類學家Herman Pontzer說，人類如何在更長時間的耐力活動中使用能量則完全是另一個問題。

2015年，當印第安納州西拉法耶特市普渡大學耐力運動員、前人類學家Bryce Carlson組織了一項橫跨美國的比賽時，Pontzer認為找到了回答這一問題的機會。運動員被要求在20周的時間里跑完從加利福尼亞洛杉磯市到華盛頓哥倫比亞特區的一系列馬拉松，共4957公里。

為了找出參與研究的運動員燃燒了多少卡路里，Pontzer、Carlson及其同事用無害、不常見的氘和氧-18同位素替換了運動員飲用水中正常的氫和氧。通過追蹤這些同位素在尿液、汗液和呼出廢氣中的排出情況，就能計算出運動員產生了多少二氧化碳——這一指標與他們燃燒了多少卡路里直接相關。

Pontzer的團隊測量了6名跑步者——5名男性和1名女性的初始BMR。然后他們收集了比賽過程中的能量消耗數據，以便了解運動員每天消耗了多少卡路里。研究人員繪制了這些數據隨時間變化的圖表，并對其連同之前從其他耐力項目中收集的代謝數據進行了分析。這些耐力項目包括鐵人三項、160公里超長馬拉松、環法自行車賽等長距離自行車比賽以及北極探險。

研究人員發現，無論什么比賽，能量消耗在20天后會迅速穩定下來，最終保持在運動員BMR值的2.5倍左右。他們指出，到那個時段，人體燃燒卡路里的速度超過了吸收食物并將其轉化為能量的速度，這代表了由生物學決定的人類表現的一個上限。當運動員達到這個“天花板”后，身體必須消耗脂肪儲備來獲得能量。研究顯示，即便最優秀的耐力賽選手最終也無法突破這一限制。研究人員認為，這說明身體在一段時間的高水平能量消耗后會進行自我調節。存在耐力運動極限的一個原因是身體消化食物和吸收卡路里的能力有限。研究發現，不論在寒冬里拖拽雪橇或是在夏日參加自行車賽，所有耐力運動都符合這個規律。Pontzer說：“我們最終找到了人類耐力的極限，人類所能做到的極限。”

在第二項發現中，作者報告說，人類懷孕——其能量消耗已在早期研究中得到測量——需要的能量水平與一項長時間運動耐力項目差不多。這一過程也面臨同樣的代謝限制。

◎ 來源|中國科學報