Pulsar - wyjątkowy portal naukowy. Pulsar - wyjątkowy portal naukowy. Ilustracja Bomboland
Człowiek

Spalanie kalorii a ewolucja. Paradoks ćwiczeń fizycznych

Badania nad sposobem, w jaki ludzie spalają kalorie, pozwalają zrozumieć, dlaczego aktywność fizyczna w niewielkim stopniu wpływa na masę ciała i jak nasz gatunek dorobił się swoich najważniejszych cech.

W Sekcji Archeo w pulsarze prezentujemy archiwalne teksty ze „Świata Nauki” i „Wiedzy i Życia”. Wciąż aktualne, intrygujące i inspirujące.


Czterech z nas przez pół dnia tropiło zranioną żyrafę, którą Mwasad – niespełna czterdziestoletni myśliwy z plemienia Hadza – ustrzelił poprzedniego dnia drewnianą strzałą ze stalowym grotem, posmarowaną silną trucizną własnej roboty. Trafił zwierzę u podstawy szyi z odległości około 25 m. Hadza, żyjący na suchej sawannie w północnej Tanzanii, stosują tradycyjną gospodarkę łowiecko-zbieracką, opartą na dzikich roślinach i zwierzętach. Znają doskonale swoje strony i ich świat zwierzęcy, lepiej niż mieszkańcy wielkich miast najbliższą okolicę. Mwasad pozwolił żyrafie uciec, czekając aż trucizna zacznie działać, w nadziei, że następnego ranka znajdzie martwe ciało. Tej wielkości zwierzę powinno wystarczyć na wyżywienie jego rodziny i innych członków obozowiska przez tydzień, ale by tak się stało, musiał najpierw ją odnaleźć.

Mwasad wyprowadził naszą grupę z obozu – Dave’a Reichlena z University of Arizona, 12-letniego chłopca Hadza imieniem Neje i mnie – gdy tylko słońce wzniosło się nad horyzontem. Dave i ja mieliśmy niewiele do powiedzenia w tym przedsięwzięciu. Zaproszenie nas przez Mwasada traktowaliśmy jako przyjacielski gest, a nasza rola miała polegać na pomocy w transporcie ciała żyrafy – jeśli, rzecz jasna, udałoby nam się ją odnaleźć. Jako antropolodzy, badający ekologię i ewolucję człowieka, byliśmy wniebowzięci, gdyż zdolności ludu Hadza w tropieniu dzikich zwierząt są legendarne. Perspektywa spędzenia całego dnia wraz z wytrawnym tropicielem była dla nas elektryzująca.

Szliśmy godzinę, przedzierając się z trudem przez bezkresny, falujący ocean pożółkłych, wysokich traw, poprzetykanych krzewami i kolczastymi drzewami akacjowymi, wprost ku krwawej plamie, gdzie żyrafa została ugodzona. Nasz marsz wydawał mi się dość nierealny, tak jakby ktoś prowadził nas przez gigantyczne pole pszenicy, by pokazać nam, gdzie kiedyś zgubił wykałaczkę – i trafił na miejsce bez najmniejszego wahania. Mijała jednak godzina za godziną, a my wciąż w palącym słońcu tropiliśmy ranne zwierzę opierając się na coraz bardziej wątłych śladach.

Nasza żyrafa była nieuchwytna. Na szczęście miałem ze sobą wodę. Usiedliśmy w cieniu kępki krzaków, odpoczywając po trudach, a Mwasad pogrążył się w rozmyślaniach, gdzie też ranne zwierzę mogło się podziać. Zostało mi jeszcze około ćwierć litra wody, co miało mi starczyć na przeżycie podczas spiekoty tego popołudnia. Mwasad w ogóle nie wziął ze sobą picia, co jest typowe dla myśliwych Hadza. Gdy więc zbieraliśmy się do wznowienia naszych poszukiwań, zaproponowałem mu, by napił się z mojego zapasu. Mwasad spojrzał na mnie z ukosa, uśmiechnął się i zaczął pić wielkimi haustami. Kiedy skończył, oddał mi pustą butelkę bez słowa.

Łowcy i zbieracze Hadza w Tanzanii są aktywni przez cały dzień, ale spalają tyle samo kalorii, ile mieszkańcy amerykańskich miast.Getty ImagesŁowcy i zbieracze Hadza w Tanzanii są aktywni przez cały dzień, ale spalają tyle samo kalorii, ile mieszkańcy amerykańskich miast.

To zachowanie miało swoją przyczynę. W ciągu ostatniego miesiąca prowadziłem wraz z Dave’em i Brianem Woodem, antropologiem z Yale University, pierwsze bezpośrednie badania nad dziennym budżetem energetycznym wśród ludów zbieracko-łowieckich – i Hadza byli dla nas wymarzonym obiektem badań. Poprosiliśmy kilkudziesięciu z nich – kobiety i mężczyzn (wśród nich Mwasada) – by pili tylko z małych, nieprawdopodobnie drogich butelek z wodą wzbogaconą w dwa rzadkie izotopy, deuteru i tlenu-18. Analizując zawartość tych izotopów w próbkach ich moczu mogliśmy wyliczyć dzienną produkcję dwutlenku węgla każdego z nich, a tym samym również i dzienne wydatki energii. Ta metoda podwójnie znaczonej wody jest powszechnie stosowana w badaniach nad zdrowiem publicznym, pozwalając szacować spalanie kalorii podczas normalnej aktywności. Jest prosta, całkowicie bezpieczna i dokładna, wymaga tylko, by uczestnicy wypijali do ostatniej kropli całą dostarczaną im wodę. Musieliśmy się bardzo postarać, by wytłumaczyć Hadza, żeby nic nie wylewali i wypijali wszystko do końca. Mwasad najwyraźniej wziął sobie te nasze zaklęcia do serca.

Ale pal sześć! Dzięki naszym pracom z Hadza dowiedzieliśmy się naprawdę dużo na temat spalania kalorii przez człowieka. Wraz z doniesieniami innych badaczy pracujących wśród innych ludów i na innych obszarach zdołaliśmy ustalić kilka niespodziewanych faktów dotyczących ludzkiego metabolizmu. Wyniki naszych badań pokazują, na przykład, że – wbrew obiegowym sądom – ludzie spalają z grubsza tę samą ilość kalorii niezależnie od wysiłku fizycznego, jaki towarzyszy ich aktywności. Przy tym jednak zostaliśmy tak ukształtowani w toku ewolucji, by ogólnie spalać nieporównanie więcej niż nasi małpi kuzyni. Rezultaty te pozwalają wyjaśnić dwie tajemnicze i pozornie niezwiązane ze sobą sprawy: po pierwsze, dlaczego ćwiczenia fizyczne są zwykle tak mało skuteczne w zwalczaniu nadwagi i, po drugie, dlaczego ludzie mają tak wiele wyjątkowych cech i jak one powstały.

Gospodarka kaloriami

Badacze zainteresowani ewolucją i ekologią człowieka często skupiają uwagę na wydatkach energetycznych, zważywszy jak ważna jest energia dla żywych organizmów. Można się bardzo dużo dowiedzieć o każdym gatunku, badając jego metabolizm: życie jest w gruncie rzeczy grą polegającą na przekształcaniu energii w potomstwo i wszelkie cechy organizmów zostały tak ukształtowane przez dobór naturalny, by maksymalizować zyski osiągane z każdej wydatkowanej kalorii. W idealnej sytuacji badana populacja powinna wciąż żyć w swoim pierwotnym środowisku, gdzie te same naciski ekologiczne, które ją kształtowały wciąż są obecne. W przypadku człowieka trudno to osiągnąć, gdyż dzisiaj większość ludzi nie musi się już troszczyć o swoje podstawowe potrzeby i nie żyje w warunkach dzikiej przyrody. Przez niemal cały czas ostatnich dwóch milionów lat bezpośredni nasi przodkowie należący do różnych gatunków żyli jako łowcy i zbieracze. Rolnictwo zaczęło się zaledwie około 10 tys. lat temu, a miasta, przemysł i nowoczesna technologia to kwestia ostatnich kilku pokoleń. Dlatego też takie ludy, jak Hadza, jedna z ostatnich żyjących populacji łowców i zbieraczy, są tak ważne dla zrozumienia, jak ewolucja ukształtowała nasze ciała i jak funkcjonowaliśmy, zanim pojawiły się krowy, samochody i komputery.

Życie ludu Hadza wymaga nieustannego wysiłku. Każdego ranka kobiety opuszczają swoje trzcinowe szałasy małymi grupkami, niektóre z zawiniętymi niemowlętami na plecach, i zaczynają poszukiwanie dzikich jagód i innych rzeczy nadających się do jedzenia. Do przysmaków należą podziemne kłącza i bulwy i kobiety spędzają całe godziny na ich wykopywaniu zaostrzonymi patykami. Z kolei mężczyźni przemierzają każdego dnia wiele kilometrów, polując za pomocą łuków i strzał własnej roboty. Kiedy zwierząt jest mało, wykorzystują proste siekierki, aby dostać się do wnętrza grubych pni, niekiedy na wysokości z górą dziesięciu metrów ponad ziemią, gdzie mogą się znajdować gniazda pszczół. Z pomocą spieszą nawet dzieci, taszcząc pojemniki z wodą od najbliższego wodopoju, który może być półtora kilometra lub więcej od obozowiska. Późnym popołudniem wszyscy kierują się z powrotem do obozu, gdzie – siedząc przy niewielkich ogniskach – opowiadają o tym, co się wydarzyło, dzielą się zdobyczami i zajmują dziećmi. I tak mija dzień za dniem, tak przeplatają się pory suche z deszczowymi, tak niezmiennie toczy się życie od tysiącleci.

Ale zapomnijmy o jakimkolwiek romantycznym pojęciu raju utraconego. Łowiectwo i zbieractwo to zajęcia ryzykowne i wymagające sprytu, to wielka gra, w której żetonami są kalorie, a niepowodzenie często oznacza śmierć. Mężczyźni, tacy jak Mwasad, wydatkują dziennie setki kalorii na tropienie i pogoń za zwierzyną w nadziei na wygraną w postaci mięsnej uczty. Wiedza i doświadczenie liczą się tu nie mniej niż upór i wytrwałość. Podczas gdy inni drapieżcy, by zdobyć upragnioną ofiarę, mogą polegać na szybkości i sile, ludzie muszą przechytrzyć ją sprytem, przewidzieć jej zachowanie i wypatrzyć w otoczeniu najdrobniejsze ślady jej obecności. Nic dziwnego, że myśliwi Hadza rzadko, średnio zaledwie raz na miesiąc, wracają z polowania z dużym łupem, np. w postaci żyrafy. Gdyby nie kobiety, z ich nie mniej wyrafinowaną, choć komplementarną strategią i niemal encyklopedyczną wiedzą o lokalnej przyrodzie, głód szybko zajrzałby wszystkim w oczy. To one odpowiadają za codzienną strawę i tylko tym złożonym współzależnościom między kobiecym zbieractwem i męskim łowiectwem zawdzięczamy nasz niebywały sukces i wyjątkową pozycję w świecie.

Specjaliści od zdrowia publicznego i paleoantropolodzy od dawna uważali, że nasi zbieracko-łowieccy przodkowie spalali znacznie więcej kalorii niż dzisiejsi mieszkańcy miast i miasteczek. Nie sposób zresztą było myśleć inaczej, zważywszy, jak trudna i wymagająca wysiłku jest egzystencja takich ludów, jak Hadza. Wielu odpowiedzialnych za zdrowie publiczne idzie dalej, głosząc, że za dzisiejszą pandemią otyłości w cywilizowanym świecie stoi właśnie zmniejszenie naszej ruchliwościi w konsekwencji – powolne gromadzenie niespalonych kalorii w postaci tłuszczu. Jednym z motywów naszych badań nad przemianą materii u Hadza było właśnie zbadanie ich energetycznych wydatków i, co za tym idzie, skali niedoboru codziennej aktywności u ludzi Zachodu. Po powrocie do USA z długiego, upalnego i pełnego kurzu sezonu terenowego z ulgą zapakowałem fiolki z moczem pobrane od Hadza i w skrzyni wypełnionej suchym lodem wysłałem je do Baylor College of Medicine, gdzie mieści się jedno z najlepszych w kraju laboratoriów od analizy tego typu zawartości. Mogłem sobie tylko wyobrażać, jak wielkie nakłady wydatkowanej energii ujawnią te pomiary.

Rezultaty analiz stosunków izotopowych wykonanych przez spektrometr mas okazały się jednak niespodzianką – ludzie Hadza nie wyróżniali się niczym szczególnym. Mężczyźni spalali dziennie około 2600 kilokalorii, kobiety – około 1900 kilokalorii, dokładnie tyle samo, ile dorośli w Stanach Zjednoczonych. Analizowaliśmy te dane pod każdym możliwym kątem, próbując brać poprawki na efekty związane z masą ciała, stopniem otłuszczenia, wiekiem i płcią. Bez rezultatu. Jak to możliwe? Gdzie tkwił błąd? I co jeszcze nam umykało w naszych rozważaniach nad ludzką biologią i ewolucją?

Ćwiczenia są ok, ale co z kaloriami?

Fakt, że aktywność fizyczna prowadzi do większego spalania kalorii, wydaje się tak oczywisty i niepodważalny, że przyjmujemy go bez wahania i nawet nie szukając doświadczalnego potwierdzenia. Ale w latach 80. i 90. ub. wieku, wraz z metodą podwójnie znakowanej wody, pojawiły się doniesienia przeczące tym ugruntowanym poglądom na zdrowie publiczne i kwestie żywieniowe. Wyniki badań nad ludem Hadza, jakkolwiek dziwne i zaskakujące, nie były już jak grom z jasnego nieba, ale raczej jak pierwsza kropla zimnego deszczu z chmury, która ignorowana rozrastała się przez lata.

Pierwsze badania podwójnie znakowanej wody wśród tradycyjnych rolników z Gwatemali, Gambii i Boliwii wykazały, że ich dzienne wydatki energii były z grubsza takie same, jak mieszkańców miast. We wczesnych latach XXI wieku Amy Luke, badaczka zdrowia publicznego z Loyola University w Chicago, podjęła bardziej zaawansowane prace, porównując wydatki energetyczne i aktywność fizyczną wśród wiejskich kobiet w Nigerii i afroamerykańskich kobiet z Chicago. Podobnie jak w przypadku badań nad Hadza, nie znalazła różnic między tymi dwiema populacjami, pomimo iż stopień aktywności w obu przypadkach był całkiem odmienny. W kolejnych badaniach, prowadzonych przez Larę Dugas z tego samego uniwersytetu, wraz z Luke i współpracownikami, przebadano 98 populacji z całego świata, wykazując, że ludzie z najbardziej rozwiniętych krajów i mieszkańcy zapóźnionych regionów nie różnią się wydatkami energii, mimo ewidentnych różnic w aktywności fizycznej.

Apetyt na energię.Grafika Jen ChristiansenApetyt na energię.

Ludzie nie są pod tym względem wyjątkowi. Nawiązując do badań nad Hadza, przeprowadziłem wraz ze wieloma współpracownikami szeroko zakrojony projekt badawczy, mierząc dzienne wydatki energii wśród naczelnych, grupy ssaków obejmujących małpy zwierzo- i człekokształtne, lemury i ludzi. Stwierdziliśmy, że trzymane w niewoli małpy spalają tę samą liczbę kalorii, co ich dzicy krewniacy, znów – niezależnie od ewidentnych różnic w aktywności fizycznej między nimi. W roku 2013 badacze australijscy zauważyli podobną zależność wśród owiec i kangurów – zarówno tych żyjących dziko, jak i hodowanych. A ostatnio, w roku 2015, takie same wyniki osiągnęli chińscy badacze, porównując „energetyczność” pand wielkich – w ogrodach zoologicznych i na wolności.

Aby bardziej zniuansować te badania i porównywać raczej pojedynczych ludzi, a nie populacje, podjąłem ostatnio współpracę z Luke i jej zespołem, w tym także z Dugas, by oszacować aktywność fizyczną i wydatki energetyczne dzięki obszernej, wielopoziomowej analizie zwanej Modeling the Epidemiological Transition Study (METS). Wzięło w niej udział ponad 300 uczestników, mających na sobie przez tydzień i 24 godziny na dobę specjalną aparaturę (akcelerometr) do pomiaru wysiłku fizycznego metodą podwójnie znakowanej wody. Stwierdziliśmy, że dzienny wysiłek, opisywany przez akcelerometr, był w niewielkim stopniu skorelowany z poziomem przemiany materii. Średnio biorąc kanapowi lenie spalali dziennie około 200 kilokalorii mniej od ludzi umiarkowanie aktywnych, a więc ćwiczących raz na parę dni i chodzących po schodach zamiast jeżdżenia windą. Co jednak ważniejsze, to fakt, że wydatki energii spłaszczały się na wykresie przy wyższych poziomach aktywności: uczestnicy wykazujący najwyższą aktywność fizyczną spalali tyle samo kalorii, ile przeciętnie aktywni. Analogia z Hadza i mieszkańcami miast była tu oczywista.

W jaki sposób organizm przystosowuje się do podwyższonej aktywności, by utrzymywać wydatki energii na tym samym poziomie? Jak myśliwi Hadza mogą spalać tyle samo kalorii, ile mieszczuchy ze Stanów Zjednoczonych i Europy? Wciąż nie wiemy tego na pewno, ale sam fakt nie budzi wątpliwości. Można przypuszczać, że ludzie szczególnie aktywni dostosowują swój behawior tak, by oszczędzać energię, np. częściej siedząc, niż stojąc, lub zapadając nocą w głębszy sen. Z naszych badań za pomocą METS wynika jednak, że choć te zmiany behawioralne mogą mieć pewne znaczenie, to nie wystarczają, by tłumaczyć stałość dziennych wydatków energetycznych.

W skrócie

Wedle zakorzenionych poglądów ludzie aktywni fizycznie spalają więcej kalorii niż pozostali.

Z badań nad tradycyjnymi ludami zbieracko-łowieckimi, których członkowie spędzają czas w ciągłym ruchu, wynika, że spalają oni tyle samo kalorii, co ludzie mający dostęp do współczesnych udogodnień.

Odkrycie, że nasze wydatki energii, choć wysokie, są ściśle ograniczone, rodzi pytanie, jak powstały nasze wielkie mózgi i inne energożerne cechy.

Porównania z wydatkami energetycznymi wielkich małp sugerują, że nasza maszyneria metaboliczna powstała, byśmy mogli osiągać lepsze wyniki w podtrzymywaniu swoich kosztownych narządów.

Inne, intrygujące tłumaczenie jest takie, że organizm zwalnia poniekąd miejsce dla dodatkowej aktywności, ograniczając kalorie zużytkowane na wiele niewidocznych zadań, które zwykle pochłaniają większą część dziennych wydatków energetycznych – rodzaj robótek domowych wykonywanych przez nasze komórki i narządy dla podtrzymywania nas przy życiu. Oszczędności energii przeznaczonej na te działania dawałyby pewne nadwyżki, pozwalając nam wydawać więcej energii na aktywność fizyczną bez zwiększania samego budżetu. Na przykład, rutynowe ćwiczenia redukują często stany zapalne wywoływane przez układ odpornościowy dla zwalczania infekcji i obniżają poziom hormonów płciowych, takich, jak estrogen. U zwierząt laboratoryjnych zwiększona aktywność nie wpływa na dzienne wydatki energii, ale zmniejsza częstość cyklów owulacyjnych i hamuje naprawę tkanek. W skrajnych przypadkach może to prowadzić do zjadania własnego potomstwa podczas laktacji. Zarówno u ludzi, jak i innych zwierząt powstały najwyraźniej różne strategie ograniczania niepotrzebnych wydatków energii.

Wszystko to prowadzi do wniosku, że otyłość jest wynikiem raczej obżarstwa, niż lenistwa. Ludzie przybierają na wadze, gdy zjadane przez nich kalorie przewyższają te, które są w stanie spalić. Jeśli dzienne wydatki energii nie zmieniły się znacząco w ciągu naszej historii, to głównym winowajcą dzisiejszej pandemii otyłości musi być nadmierna ilość pochłanianych kalorii. Nie powinno to dziwić. Wiadomo nie od dziś, że „nie da się oszukać złej diety”, a specjaliści od żywienia i zdrowia publicznego wiedzą z własnego doświadczenia i licznych badań, że samo chodzenie na siłownię lub podobne zabiegi nie przynoszą znaczących rezultatów. Ale nowe odkrycia pozwalają wyjaśnić, dlaczego ćwiczenia fizyczne są tak mało skuteczne w walce z otyłością. Nie dlatego, że za mało się staramy. To nasze ciała od początku się buntują.

Musimy ćwiczyć. Ten tekst nie ma służyć za wymówkę dla uczniów chcących opuścić następną lekcję wf-u. Ćwiczenia przynoszą setki dobrze udokumentowanych korzyści, od lepszego ukrwienia ciała i wzmocnienia układu odpornościowego po lepsze funkcjonowanie mózgu i łagodniejszy przebieg procesu starzenia. Wydaje mi się nawet, że metaboliczna adaptacja do aktywności fizycznej jest jednym z powodów, dla których ćwiczenia utrzymują nas w zdrowiu, odciągając energię od takich procesów, jak zapalenia, które mogą szkodzić organizmowi, jeśli działają zbyt długo. Chroniczne zapalenia, na przykład, mogą wywoływać choroby układu krążenia i różne schorzenia autoimmunologiczne.

To, co jemy, może z pewnością wpływać na nasze zdrowie, a ćwiczenia powiązane z dietą mogą pozwolić zrzucić niechciane kilogramy, ale wyniki badań wskazują, że lepiej myśleć o diecie i ćwiczeniach jako o różnych narzędziach do różnych zadań. Ćwiczmy, by zachować zdrowie i witalność, dbajmy o dietę, aby kontrolować wagę.

Kalorie a ewolucja

Choć dzisiejsza wiedza na temat adaptacji metabolicznych pozwala wyjaśnić związki między aktywnością fizyczną a otyłością, to najnowsze odkrycia dają pole do głębszych, iście egzystencjalnych rozważań. Jeśli dzienny budżet energetyczny pozostaje w zasadzie na stałym poziomie, to jak to się stało, że ludzie są tak odmienni od swych małpich krewnych? W życiu nic nie jest za darmo. Zasoby są ograniczone, tak że inwestycje w jedną cechę oznaczają nieuchronnie mniej energii dla innych. Nie jest przypadkiem, że króliki mnożą się jak… króliki, ale za to krótko żyją, bo energia wydatkowana na produkcję potomstwa jest stracona dla procesów podtrzymujących inne funkcje życiowe i wspomagające długowieczność. Ogromna głowa tyranozaurów, z jej strasznymi zębami, i masywne nogi tych dinozaurów są przyczyną ich skarlałych kończyn przednich. Nawet dinozaury nie mogły mieć wszystkiego naraz.

Ludzie zdają się kpić z tej ewolucyjnej zasady umiarkowania. Nasz mózg jest tak wielki, że gdy czytasz ten tekst, tlen z co czwartego twojego oddechu kierowany jest na podtrzymanie działania tego narządu. A mimo to ludzie rodzą większe dzieci, rozmnażają się częściej, żyją dłużej i są aktywniejsi fizycznie niż jakikolwiek z ich małpich krewnych. Obozowiska Hadza przepełnione są gwarem dzieci, a mężczyźni i kobiety są witalni często nawet już w bardzo słusznym wieku. Nasza energetyczna ekstrawagancja stanowi dla badaczy ewolucyjną zagadkę i wyzwanie. Jesteśmy przy tym tak bardzo podobni, genetycznie i biologicznie, do małp, że wydawało się zawsze, że dotyczy to też podobieństwa metabolicznego. Ale jeśli wydatki energetyczne są tak ograniczone, jakby to wynikało z naszych badań nad ludem Hadza, to jak mogą zapewnić odpowiednią pulę kalorii potrzebnych dla obsłużenia tych wszystkich kosztownych ludzkich cech?

Wyniki naszych szeroko zakrojonych badań nad wydatkami energetycznymi naczelnych sprawiły, że zaczęliśmy ze współpracownikami się zastanawiać, czy obecność u człowieka wielu kosztownych energetycznie cech nie powstała właśnie w wyniku głębokiej przebudowy procesów fizjologicznych, jaka zaszła w naszym gatunku i u jego przodków. Odkryliśmy, że naczelne spalają dziennie zaledwie połowę tej ilości kalorii, jaka właściwa jest innym ssakom. To zmniejszone tempo przemiany materii u naczelnych odpowiada za ich powolny wzrost i obniżoną płodność. Być może więc i odwrotnie, nasza większa płodność i inne kosztowne cechy wiążą się ze zwiększonym tempem przemiany materii. Wszystko, czego potrzebowaliśmy, by przetestować ten pomysł, to znalezienie odpowiedniej liczby narwanych szympansów, sprytnych bonobo, flegmatycznych orangutanów i nadpobudliwych goryli srebrzystogrzbietych, skłonienie ich do picia podwójnie znaczonej wody, bez plucia i bryzgania, i pobranie od nich próbek moczu. Nie zrażając się trudnościami, moi koledzy Steve Ross i Mary Brown (oboje z Lincoln Park ZOO w Chicago), pracując z hodowcami i weterynarzami z kilkunastu ogrodów zoologicznych w USA, zdołali osiągnąć ten niełatwy cel. Zajęło im to z górą dwa lata, ale zgromadzili wystarczająco dużo danych na temat metabolizmu wielkich małp, by można było się się pokusić o porównania z człowiekiem.

Ludzie bez wątpienia spalają każdego dnia więcej kalorii niż jacykolwiek z naszych bliskich biologicznie krewnych. Nawet uwzględniwszy różnice w wielkości ciał, poziom aktywności i inne czynniki, ludzie konsumują i wydatkują dziennie około 400 więcej kilokalorii niż szympansy i bonobo, a różnice w stosunku do goryli i orangutanów są jeszcze większe. Te dodatkowe kalorie oznaczają dodatkowy wysiłek, który nasze ciała wykonują dla podtrzymania pracy naszych wielkich mózgów, płodzenia większej liczby dzieci i naprawy organizmu dla zapewnienia większej długowieczności. Nie chodzi tylko o to, że jemy więcej niż wielkie małpy (choć jemy), gdyż – jak wszyscy wiemy aż nadto dobrze – faszerowanie organizmu niedostosowanego do ich spalania dodatkowymi kaloriami prowadzi prostą drogą do otyłości. Ale nasze ciała, od narządów aż po poziom komórkowy, wykształciły mechanizmy do szybszego spalania energii i uzyskiwania z niej większych korzyści niż ciała naszych małpich kuzynów. Oczywiście, w toku ewolucji i my musieliśmy dokonywać wyborów: stąd np. nasz układ pokarmowy jest krótszy i mniej energożerny niż u wielkich małp, które potrzebują pokaźnych i energetycznie kosztownych jelit dla trawienia włóknistego i ubogiego pożywienia roślinnego. Ale najważniejsze zmiany, dzięki którym staliśmy się ludźmi, dotyczyły naszej maszynerii metabolicznej.

Społeczne kalorie

W końcu, kiedy słońce zaczęło się już chylić ku zachodowi, skręciliśmy w stronę obozu. Mwasad szedł z przodu, patrząc przed siebie, nie jak zwykle, pod nogi. Wracaliśmy do domu bez żyrafy. Odzwierciedlało to zasadniczy problem wysokoenergetycznej strategii naszego gatunku: powrót z polowania bez łupów jest bardzo prawdopodobny i brzemienny w skutki. Wiele wartościowych źródeł pożywienia, potrzebnych do zaspokojenia pracującego na wysokich obrotach metabolizmu, jest trudnodostępnych, co zwiększa tylko koszty ich pozyskiwania i ryzyko głodu, zarówno dorosłych opuszczających obóz w ich poszukiwaniu, jak i zostających w domu dzieci.

Na szczęście dla Mwasada u ludzi pojawiło się sporo biologicznych zabezpieczeń przed widmem głodu. Jesteśmy jedynym gatunkiem, który nauczył się gotować, co znacząco zwiększa wartość kaloryczną tak przyrządzanych potraw i ułatwia proces ich trawienia. Opanowanie ognia pozwoliło nam przekształcić zasadniczo niejadalne podziemne części roślin w prawdziwe skrobiowe spiżarnie. Jesteśmy też gatunkiem tłustym. My, za Zachodzie, wiemy to aż nadto dobrze, ale nawet wśród Hadza – wedle wszelkich ludzkich standardów bardzo szczupłych – otłuszczenie ciała jest dwukrotnie większe niż u nudzących się w ZOO szympansów. Choć dziś przysparza to nam kłopotów, ta nasza skłonność do odkładania tłuszczu powstała zapewne wraz z szybką przemianą materii jako zabezpieczenie na wypadek nadejścia trudnych czasów.

Wielkie, pomarańczowe słońce chowało się już za koronami drzew, gdy wyczerpani wracaliśmy do obozu, Dave i ja prosto do naszych namiotów, Mwasad i Neje do swoich chat, a każdy szczęśliwy, że jest wreszcie w domu. Pomimo braku żyrafy nikt z nas nie kładł się spać głodny. Stało się tak za sprawą najbardziej pomysłowego i najpotężniejszego wynalazku naszego gatunku: dzielenia się żywnością. To dzielenie się tkwi tak głęboko w naszej naturze, jest tak powszechne we wszelkiego rodzaju biesiadach, uroczystościach rodzinnych, bar micwach i podobnych przedsięwzięciach, że uważamy je za coś oczywistego, nie zwracając uwagi, że wyróżnia nas od innych zwierząt i jest nieodłączną częścią naszego ewolucyjnego dziedzictwa. U małp nic takiego nie występuje.

Poza naszymi wymaganiami żywieniowymi i zależnością od tłuszczu, być może największy wpływ na nasze rosnące zapotrzebowanie na energię miało właściwe człowiekowi przywiązanie do zespołowej pracy. Szybszy metabolizm zbliżył nas do siebie, wymuszając na kooperację. Kiedy siedziałem wraz z Davem i Brianem nad sardynkami z puszki i chrupkami ziemniaczanymi i gdy dzieliliśmy się wspomnieniami z mijającego dnia, zdałem sobie sprawę, że bez poczucia wspólnoty nasz gatunek nie miałby szans. A tak – nie ma żyrafy, nie ma problemu.

Jeśli chcesz wiedzieć więcej

  • Hunter-Gatherer Energetics and Human Obesity. Herman Pontzer i in., PLOS ONE, tom 7, nr 7, art. nr e40503, 25 lipca 2012.
  • Constrained Total Energy Expenditure and Metabolic Adaptation to Physical Activity in Adult Humans. Herman Pontzer i in., Current Biology, tom 26, nr 3, s. 410–417, 8 lutego 2016.
  • Metabolic Acceleration and the Evolution of Human Brain Size and Life History. Herman Pontzer i in., Nature, tom 533, s. 390–392; 19 maja 2016.
Świat Nauki 3.2017 (300307) z dnia 01.03.2017; Ewolucja; s. 22
Oryginalny tytuł tekstu: "Paradoks ćwiczeń fizycznych"