所有的動物對它們吃下去的食物都做同一件事情——它們把食物分解掉以從中提取能量和原料來滿足自身的生長需求。但是，一種動物的新陳代謝可能與另外一種動物截然不同。比如，一只樹懶產(chǎn)生的能量剛剛夠它吊在樹上，而某些鳥類從食物轉(zhuǎn)化的能量可以支持它們從阿拉斯加飛行到新西蘭。在過去的數(shù)十年中，科學家們一直想知道我們的新陳代謝相比于其他物種如何。這是個非常難回答的問題，因為新陳代謝十分復雜——你只要翻翻看課本里面的圖表就知道有多復雜了。一旦我們分解了吃下去的食物，我們產(chǎn)生出成千上萬的小分子，有些會被我們排出體外，而有些則關乎我們的存亡。
一個跨國研究組最近進行了一項研究，詳細地比較了人類和其他哺乳動物新陳代謝。他們在《PLOS Biology》雜志上發(fā)表的文章指出，從新陳代謝的角度來看我們的大腦和肌肉很不尋常。并且，這些奇特的新陳代謝特征有可能是人類之所以獨特的部分原因。
科學家們剛開始研究新陳代謝的時候，他們只能用很簡單的方式對其進行測量。比如，他們可以估算某只動物一天可以消耗多少卡路里。如果他們真的特別雄心壯志的話，他們可以嘗試對動物體內(nèi)的每種器官的能量消耗進行測量。
這些辦法足以揭示關于新陳代謝的不少驚人事實。同其他動物相比，我們?nèi)祟愑袀�十分貪婪的大腦。我們每日攝取能量中的20%被用來供給神經(jīng)元以相互傳遞信號。
10年前，來自馬克斯普朗克進化人類學研究所的菲利浦•卡哈特維奇（Philipp Khaitovich）和他的同事們開始用更細致的手段研究人類新陳代謝。他們開始列出一張詳盡的清單，記錄我們分解食物的時候都產(chǎn)生了哪些分子。
“我們想盡可能多地獲取數(shù)據(jù)，就是想看看會發(fā)生什么�！� 卡哈特維奇博士說。
為了實現(xiàn)這個目標，科學家從捐贈者處獲得了大腦、肌肉及腎臟的組織樣本。然后，他們從中提取葡萄糖這樣的代謝化合物并測量它們的濃度。他們總共測量了超過10,000種不同分子的濃度水平。
這些科學家們發(fā)現(xiàn)每種組織都有不同的新陳代謝“指紋”，某些分子濃度低而某些分子濃度高。這些顯著的區(qū)別毫不令人意外，因為每種組織功能的各不相同。比如，肌肉需要燃燒能量來產(chǎn)生機械力，而腎臟則需要把廢棄物從血液中排出。
科學家接下來對黑猩猩，猴子和老鼠進行了同樣的試驗。他們發(fā)現(xiàn)，每個組織的“代謝指紋”在親緣關系近的物種里非常相似，而親緣關系較遠的物種里共同點就不那么多了。
但是，科學家們發(fā)現(xiàn)這種模式的兩個例外。
第一個例外是大腦的前部。這個區(qū)域被稱為前額葉皮層，對如何達成長期目標至關重要�？ü�特維奇博士的小組發(fā)現(xiàn)人類前額葉皮層的能量消耗方式與其他物種大相徑庭。其他組織的代謝指紋都和別的物種有可比之處，就連大腦的其他區(qū)域，研究者也沒有發(fā)現(xiàn)如此巨大的不同。
這些結(jié)果剛剛好吻合了其他科學家的發(fā)現(xiàn)——過去600萬年里人類前額葉皮層發(fā)生了顯著擴張。這一擴張要對大腦如此之高的額外能量需求負主要責任。
演化出巨大的前額葉皮層對我們這個物種意義深遠。我們用前額葉皮層來完成很多只有人類可以完成的任務，比如反思自我，考慮別人會怎樣思考，以及計劃將來。
但是前額葉皮層并不是人體內(nèi)唯一一個經(jīng)歷了巨大新陳代謝演化的部分。卡哈特維奇博士和他的同事們發(fā)現(xiàn)人類肌肉的新陳代謝特征甚至有更顯著的不同。
“肌肉的偏差絕對爆表了�！� 卡哈特維奇博士說，“我們完全沒預料到�！�人類肌肉組織新陳代謝之所以如此奇怪，當然也許只是我們現(xiàn)代生活方式的產(chǎn)物，不是我們這個物種演化過程中發(fā)生了啥變化。我們的高熱量飲食可能改變了肌肉細胞產(chǎn)生能量的方式。我們久坐的生活方式可能使得我們的肌肉較弱，造成了較小的新陳代謝需求。
為了驗證這種可能性，卡哈特維奇博士在人類和四種同我們親緣關系較近的物種之間進行了力量對比。他們發(fā)現(xiàn)黑猩猩和猴子，就它們的體重而言，要遠比我們強壯，甚至比大學籃球運動員和專業(yè)登山運動員都要更強壯得多。
這些科學家還讓猴子們過上一個月宅居的生活，然后看它們的肌肉會不會表現(xiàn)出人類新陳代謝的特征，以此來驗證他們的猜測。
它們半點兒改變都沒有。
卡哈特維奇博士懷疑我們這種肌肉新陳代謝特征標志了我們這個物種演化上的一個真正的大轉(zhuǎn)變。
來自蘇伊士大學的凱倫•伊瑟樂（Karen Isler）和卡爾•凡•柴可（Carel van Schaik）曾經(jīng)提出，人類大腦和肌肉的漸進變化是密切相關的。為了維持一個大個兒的大腦，我們的祖先不得不犧牲其他組織，包括肌肉。伊瑟樂博士認為這項新研究同他們的假設剛好吻合�！斑@看起來很令人信服�！彼�說。
哈佛人類演化生物學教授丹尼爾‧利伯曼（Daniel E. Lieberman）認為卡哈特維奇博士的研究“非�？帷！钡�他并不認為這項結(jié)果說明大腦的增長要以力量犧牲為代價。相反，他認為，我們的祖先肌肉之所以有此特征是因為它們適應的是一項新運動——長途步行和奔跑。
“我們犧牲力量換取耐久�！彼�說。耐力允許我們的祖先收集更多的食物，用來供養(yǎng)更大的腦。
“或許我們并不是四肢簡單而頭腦發(fā)達，而恰恰是四肢發(fā)達頭腦發(fā)達，只不過是非常不同的一種發(fā)達。”他說。（編輯：Ent）
編譯自NYTimes, Stronger Brains, Weaker Bodies