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研究發現

,每看一小時電視,人類的預期壽命就會縮短 22 分鐘。也就是說,沉迷全長 63.5 小時的《權力的遊戲》可能會使你額外損失一天的壽命。這或許跟我們的演化過程有關。爲了能夠獲取足夠的食物,我們的祖先需要跋涉更遠的距離,儘可能提高食物的利用效率。這讓古人類必須一直運動才能維持生存,而我們悄然繼承了這些機制,如果久坐或長時間缺乏運動,一系列代謝疾病和心血管疾病將會威脅我們的健康。

這篇節選自《環球科學》3 月刊的文章將告訴我們:人類是怎樣患上“運動依賴症”的。

20 年前,作爲一名研究人類和猿猴演化的博士研究生,我曾在烏幹達的雨林中測量黑猩猩每天的攀爬量。幾個月前,當我在哈佛大學琢磨夏季的研究計劃時,我想象着黑猩猩爲了生存英勇奮鬥的樣子,每天辛勤奔波艱難維持生計。但是,當我投入實地考察,卻得出了截然相反的結論:黑猩猩是懶惰的。直到最近,我才意識到,猿類的懶惰或許從側面告訴了我們一些關於人類演化的關鍵故事。

猿猴之所以吸引我們,是因爲我們在它們身上看到了很多關於人類的影子。比如我們的 DNA 與紅猩猩、大猩猩、黑猩猩和倭黑猩猩的相似度超過 97%。猿猴非常聰明,會使用工具、會打架、會和解、會躲起來進行性行爲。通過化石記錄,往回追溯的年代越久遠,我們的祖先看起來就越像猿猴。現存的猿猴爲我們提供了一個難得的機會,可以讓我們探索我們來自哪裏,我們哪些性狀發生了改變,哪些性狀又從遠古延續到了現在。

有趣的是,正是人類和猿猴之間的差異(而非相似),爲我們的研究帶來了曙光。無論是來自世界各地的化石,還是動物園和實驗室裏的發現,都揭示了我們的身體在過去 200 萬年中發生了巨大的變化。近幾十年來,研究人員也意識到,在演化的最後一個時期,我們的解剖學和生態學等發生了標誌性的變化,包括大幅增加的腦容量,狩獵和覓食行爲,使用越來越複雜的石器以及逐漸變大的體型。最新的研究已經提出,這種變化不僅體現在形態和行爲上,也出現在細胞的基本功能中。與我們的遠親猿猴不同,演化使我們依賴上了運動,而我們必須使身體不斷活動,才能更好地生存。

懶散的黑猩猩

野生黑猩猩每天只有非常少量有組織的活動。清早起牀,首先是早餐(水果)。喫飽之後,找個舒服的地方小睡一覺,或者做一些簡單的毛髮梳理。差不多一個小時後,再不緊不慢地去找一棵曬着太陽的無花果樹大快朵頤。或者,與一些朋友會面,相互梳理毛髮,再睡一會兒。下午五點早早喫完晚餐(大量的水果,或許還有少量的葉子),找到一棵舒服的樹築巢,又可以睡覺了。當然,當水果真的很棒的時候,他們會集體瘋狂地大呼小叫,偶爾會相互扭打或廝殺。雄性首領每天都需要花點時間來毆打幾隻受害者,或者展示自己的權力。但總的來說,黑猩猩的生活已經非常愜意了。

不僅僅是黑猩猩,紅猩猩、大猩猩和倭黑猩猩也過着像兒童寓言裏那種無所事事的生活。黑猩猩和倭黑猩猩每天行走大約3千米,大猩猩和紅猩猩的行程更少。

盧旺達山地大猩猩正在休憩放鬆。儘管活動量很少,但它們仍然能夠保持健康。

對人類來說,這麼點活動量會導致嚴重的健康問題。如果每天行走的步數少於 10,000,會增加心血管或代謝疾病的患病風險。值得注意的是,在人類中,長時間坐在辦公桌前或電視機前,與患病風險增加和壽命減少有關,即使對於會去運動的人也是如此。一項針對澳大利亞成年人的研究報告則稱,每看一小時電視,預期壽命就會縮短 22 分鐘。也就是說,沉迷全長 63.5 小時的《權力的遊戲》可能會使你付出減少一天壽命的代價。

這麼說來,猿猴們應該麻煩纏身才對。然而,即便黑猩猩和其他猿類習慣性地保持着低水平的體力活動,它們依然很健康。人工飼養的猿類中,糖尿病非常罕見,血壓也不會隨着年齡增長而升高。儘管膽固醇的含量天然就很高,但黑猩猩的動脈卻不會硬化或堵塞。 2016 年,我和合作者共同測量了美國各地動物園中猿猴的新陳代謝速率和身體狀況。令人驚訝的是,即使是人工飼養,大猩猩和紅猩猩的體脂率也僅爲 14% 至 23%,黑猩猩的體脂率低於 10%,與奧運會運動員水平相當。

在靈長類這個譜系中,我們人類顯然有些特殊。不知爲什麼,人類演化出了一套必須要保持高水平體力活動才能維護身體健康的機制。從什麼時候開始,我們脫離了猿類同胞那樣低強度的生活方式,演化出了更加艱辛的生活方式?這又是爲什麼?一系列化石證據或許可以幫助我們拼湊出完整的故事。

勞作讓我們分化

大約 600 或 700 萬年前,我們的祖先(也就是原始人)就與黑猩猩和倭黑猩猩分道揚鑣。在早期原始人的化石中,顱骨、牙齒和骨骼的解剖結構特徵都不同於任何一種現存的猿類。然而,除了用兩條腿走路以外,這些原始人的生活方式又與猿類非常相似。地猿(Ardipithecus)是在埃塞俄比亞 440 萬年前的礦牀中發現的,是迄今爲止最著名的早期原始人。它們的手臂很長,手指修長可以彎曲,腳也可以抓握。這表明它們有一部分生活仍然在樹上度過。

大約在 400 萬年前到 200 萬年前,原始人類的記錄以南方古猿屬(Australopithecus)爲主。如下肢解剖學結構的變化表明,與早期物種相比,這個時期古人的行走能力得到了改善,能走更長時間。在南方古猿中,可抓握的腳消失了,大腳趾變得其他指頭一樣,腿變得更長,腿的長度和整個身體的比例和現代人類一樣了。

結合骨盆分析和化石足跡研究,研究人員認爲,南方古猿的步態已經演化爲現代步態。長長的手臂和手指告訴我們,這些原始人類仍然經常在樹上覓食,或許還在樹上睡覺。對牙齒磨損模式的分析表明,南方古猿物種主要以植物性食物爲食,正如早期原始人類以及至今仍然存活的猿類一樣。

在早期的原始人中,直立行走和雙足跨步的演變顯得非常重要。從此以後,它們巡視曠野的方式發生了明顯的改變。用更少的能量就能覆蓋更大視野的能力,或許讓他們擴展了自己的生存範圍,能在比現在的猿猴棲息地更差的地方茁壯成長。然而,以植物爲基礎的膳食結構,以及攀爬適應性的保留,都意味着它們的飲食習慣和日常活動仍然與猿猴非常相似。它們需要大量時間用於休息和消化滿肚子的纖維植物,因此每天移動的距離可能很少。

大約 200 萬年前,一些有趣的跡象出現了。那些具有好奇心或相對聰明的原始人開始嘗試與以往不同的思路和方法。在對埃塞俄比亞和肯尼亞 260 萬年前的歷史遺址進行挖掘時,考古學家他們發現了一些石器,以及一些已經形成化石的動物骨骼。而這些動物的骨頭明顯帶有被穿鑿和被屠宰所造成的磨痕。直到 180 萬年前,帶有鑿刻痕跡的骨器和石器已經相對常見。在那時,被原始人追獵的,也不僅僅是生病和受傷的動物了。還有一件非常重要的事。在 180 萬年前,原始人類已經從非洲擴展到歐亞大陸,從高加索山脈的山麓走向了印度尼西亞的雨林。我們的祖先幾乎可以在任何地方蓬勃發展。

正是這種百萬年以來與石器和肉食的磨合,以及發展出“狩獵採集”的策略,才使人類這一分支遠離其他猿類,不可逆轉地改變了一切。這種結構性的轉變也標誌着智人的出現。

決定命運的飲食

在生態學和演化論中,飲食決定命運。動物喫的食物不僅可以改變他們的牙齒和內臟,還可以影響整體的生理和生活方式。要尋找難以找到或者需要捕獲的食物,就得長途跋涉,這個過程往往伴隨着認知複雜度的提高。

從猿猴和早期原始人純粹的採集生活,轉變爲標誌性的狩獵採集式生活,對人類產生了重大的影響。這使羣居的靈長類動物能夠更緊密地團結在一起。以肉食爲生就需要合作和分享——這不僅僅是因爲你沒能力獨自殺死或喫掉一頭斑馬。肉類很難獲取,但獲取植物性食物卻相對簡單,所以共享植物性食物的行爲變成了狩獵採集策略能夠正常推進的保障。

狩獵和採集也推動了智力的發展。技術的創新和創造意味着可以獲得更多的卡路里或者繁殖更多的後代。事實證明,社交智力是非常寶貴的,因爲協調和溝通已成爲原始人類策略中根深蒂固的一部分。科學家研究了位於肯尼亞的奧洛戈賽利葉遺址後提出,在 32 萬年前,原始人類的認知已經發展到與現代人類一樣精明的程度。那時的古人類用黑色和紅色的顏料作畫,用遠距離貿易網絡來購買優質的石器工具材料。這與迄今爲止發現的最古老的智人化石所代表的年代吻合。

此外,狩獵採集的生活方式需要原始人類更努力地勞作。向食物鏈上游移動,就意味着更難找到食物。在這片土地上,植物提供的卡路里比動物提供的卡路里多很多。狩獵採集者們必須非常活躍,他們通常每天步行 9~14 千米(大約 12,000~18,000 步)。

運動依賴症

沒有任何特性是孤立演化的:大腦必須與頭骨相適應;牙齒必須在下頜裏;肌肉、神經和骨骼必須協調工作。行爲方式也不例外。當一種行爲策略(例如狩獵採集)成爲常態時,生理特徵就會發生改變,適應甚至依賴這種行爲。

雖然早就知道運動對人類有益,但我們纔剛剛開始瞭解,這些爲了適應生理需求演化出來的行爲方式,是如何滿足狩獵採集的生活需求的。這些行爲方式幾乎涉及到每個器官,深入到了細胞層面。在這個領域中,最令人激動的一些研究主要集中在大腦上。首先,我們的大腦已經通過演化,適應了較少睡眠的狀態。世界各地的人類每晚大約只睡7個小時,遠遠低於猿類的睡眠時間。賴希倫和同事證明,我們的大腦已經演化出了獎勵身體長時間活動的機制:會產生內源性大麻素——讓跑步者感到愉悅,對慢跑等有氧運動作出反應。他們甚至認爲,運動有助於人類大腦進一步增長,演化已經把我們變得需要依靠運動才能促進大腦正常發育了。在運動的過程中,人體會釋放促進神經發育和大腦生長的神經營養分子,衆所周知,這些因子能改善記憶,延緩與年齡相關的認知衰退。

我們的新陳代謝引擎也發展出了適應大量運動的機制。人類的最大持續功率輸出值至少是黑猩猩的 4 倍。這種優勢在很大程度上源於我們腿部肌肉的變化,不僅比其他猿類的腿部肌肉多了 50%,抗疲勞肌纖維的比例也更大。我們還有更多的紅細胞,可以爲正在工作的肌肉源源不斷補充氧氣。在更深的層次上,我們對運動的適應也提升了細胞運行和熱量燃燒的效率。人類演化出的高效新陳代謝系統,可以爲身體不斷增加的運動量提供足夠的能量,正是這種特性,以及其他更加耗能的特徵(比如更大的大腦),使得人類與其他猿類在演化的道路上分道揚鑣。

所有的跡象都顯示出,我們得用一種全新的方式來看待人類的生理活動。人們往往把運動作爲減肥的一種方式,或者把它當作一種有益健康的日常行爲。不過,運動不是可有可無的,它是必不可少的減肥反而可能是運動無法帶來的健康益處之一。我們的身體已經演化到每天都需要大量體力運動的狀態,因此運動不會使我們的身體消耗更多,而是使運行狀態更好。除了我們的實驗室,還有很多研究都表明,體力活動對每天的能量消耗幾乎沒有影響。相反,運動可以調控身體消耗能量的方式,同時也可以協調維持生命所必須的任務。

運動更健康

代謝組學的最新研究表明,肌肉運動時可以向體內釋放數百個信號分子。對於這些分子的生理作用,我們纔有些初步瞭解。我們知道,耐力運動可以減少慢性炎症,而慢性炎症是引發心血管疾病的重要危險因素。鍛鍊肌肉可以降低類固醇類激素——睾酮、雌激素和孕酮在靜息狀態下的水平,這有助於解釋爲什麼經常運動的成年人,生殖系統發生癌變的機率相對較低。經常運動有助於降低我們在清晨時分的皮質醇水平(一種應激激素),增強人體對胰島素的敏感性,有助於將葡萄糖輸送到肌肉中以肌糖原形式儲存起來,而不是變成脂肪。經常運動可以提高免疫系統的敏感性,避免感染,尤其是當我們年老以後。要記住,即使是輕微的活動,比如從坐着改爲站立,也會使肌肉產生相關的酶,從而清除血液循環中的脂肪。

我們從狩獵採集羣體那裏能學到的是,運動量比運動強度更重要。他們從早到晚幾乎都站立着,每天需要進行 2 個多小時的體力活動,其中大部分都是步行。我們可以不開車,選擇步行或騎自行車、爬樓梯等方式,讓我們的屁股遠離板凳。

與對抗演化相比,養成良好的生活習慣,使身體時常處於運動狀態或許更容易做到。當我們在類人猿上看到自己的影子時,我們會被深深地吸引。但是,當我們的身上透視出它們的影子時,我們或許應該感到擔心。除了外表以外,我們身體運行的方式已經發生了翻天覆地的變化。

撰文:赫爾曼·彭澤(Herman Pontzer)

翻譯:趙巖

《環球科學》2019年3月刊現已上市

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