燃烧卡路里新发现：每个生命阶段都有“开关”
美国《纽约时报》网站近日发表撰稿人金·廷利的一篇文章，题为《关于我们如何燃烧卡路里的新知识》，全文摘编如下：
人们经常告诉我们一个简单的道理：要保持健康的体重，只需确保摄入的卡路里量与消耗的卡路里量相同。如果摄入的卡路里或能量比消耗的多，体重就会增加；如果“输出”大于“输入”，体重就会减少。但是，尽管我们通常能意识到运动会燃烧卡路里，但我们饮食中的55%到70%实际上在为我们体内发生的所有看不见的化学反应提供燃料，为的是维持我们的生命。
美国杜克大学进化人类学副教授赫尔曼·蓬策说：“我们认为新陈代谢只与运动有关，但它远不止于此。它实际上是人体细胞全天忙碌活动的总和。”计算一个人的总能量消耗，就能知道维持他或她的生命需要多少卡路里。蓬策说，这么做同时还能让大家知道“身体是如何运作的，要衡量这一点，没有比'能量消耗’更直接的方式了”。
经历不同生命阶段
尽管科学家们研究新陈代谢的时间至少已有一个世纪，但他们（在现实世界条件下、在足够多的人中、在足够广泛的年龄段内）测量它的方式尚未精确到足以审视其在人的一生中是如何变化的。很显然，人的体形越大，拥有的细胞就越多，其每天燃烧的总卡路里数也就越多。但是，评估年龄、性别、生活方式和疾病等变量是否会影响我们的能量消耗率要困难得多。缺乏数据催生出基于个人经验的假设：例如，青春期和更年期发生的显著激素变化会导致我们的新陈代谢速度加快或放慢，促使我们每天燃烧更多或更少的卡路里；或者，男性的新陈代谢速度天生比女性更快，理由是他们似乎能更轻松地减肥；再或者，人到中年能量消耗速度放慢，导致体重逐渐且不可避免地增加。
蓬策说：“我40多岁了，我感觉和我20多岁的时候不一样——我也接受了这一点。所有这些直觉从未得到过数据支持。只是看上去如此确定。”
然而，8月蓬策和80多位合著作者在美国《科学》周刊上发表的一篇论文表明，我们以前对新陈代谢的认知大部分是错误的。他们分析了之前从年龄在8天至95岁不等的6400多名研究对象处收集的数据，并根据体形以及脂肪和肌肉量进行了调整，结果发现人类的新陈代谢通常会经历几个不同的生命阶段。
新生儿的新陈代谢过程与成人相似。然后，当婴儿长到约1个月大时，他们的新陈代谢速度开始迅速上升，直到9至15个月大时。在此期间，他们的新陈代谢速度会比成年人高50%以上——相当于一个成年人每天燃烧约4000卡路里的热量。据美国卫生与公共服务部估算，成年女性平均每天需要1600到2400卡路里的热量，成年男性每天需要2000到3000卡路里的热量。年龄在1至2岁之间的幼儿的能量消耗开始下降，并持续下降直到20岁左右。从那时开始，能量消耗在接下来的40年中保持稳定，即使在孕期和更年期也不例外；55岁时燃烧卡路里的效率与25岁时一样。到了60岁左右，能量消耗再次开始下降，并持续下降，直到我们生命的尽头。
研究人员注意到，男性的新陈代谢速度并非天生就比女性快。他们每天往往燃烧更多卡路里的原因是，他们的肌肉比例通常更高，而肌肉会比脂肪消耗更多能量。
基础科学重大进展
美国耶鲁大学人类学教授理查德·布里别斯卡斯说，上述研究“弥补了我们在基础人类生理学认知方面的一个非常重大的不足”。他还说：“这对基础科学而言真的非常重要，因为新陈代谢——关于我们的身体如何使用能量——在任何认识疾病或健康的过程中都处于绝对核心地位。”
长期以来，研究人员计算我们总共燃烧了多少卡路里的方式一直是，测量我们排放了多少作为副产品的二氧化碳。不过，研究对象通常必须在实验室内接受必要的测试，因此测试结果只会显示他们处于静止状态时的新陈代谢数据。直到上世纪80年代，一种名为“双标水法”、用于测量日常生活中新陈代谢数据的方法才开始投入使用。研究对象喝下用同位素“标记”了氢元素和氧元素的水，其原子核内中子数量的差异使它们能够被检测到。喝了这种水后，研究对象恢复正常活动，并在一周内提供几份尿液（或血液或唾液）样本。研究人员通过测量研究对象排泄物中标记氢与标记氧的比例来计算能量消耗。标记氢能够完整无损地通过人体，而一部分标记氧会以二氧化碳的形式被人体呼出，二氧化碳是人体细胞将“燃料”转化成能量过程中的代谢废物。掌握了缺失的标记氧所占的比例，研究人员就能搞清人体排出了多少二氧化碳，进而计算出消耗了多少热量。
采用双标水法成本高昂。发表在《科学》周刊上的这篇论文的作者之一、美国路易斯安那州立大学附属彭宁顿生物医学研究中心的珍妮弗·鲁德说，全世界只有约9个实验室经常采用这种方法。用双标水法开展单项研究，研究对象通常少于100人，不足以让研究人员了解群体性模式。但在2014年，使用这种方法的多家实验室提出了创建数据库的想法，为的是尽可能多地整理过去40年里的双标水法测量数据。支撑《科学》周刊这篇论文的这个数据库的规模仍在扩大，它包含的样本来自数十个国家和文化，来自从坦桑尼亚的原始觅食者到纽约曼哈顿的通勤人士的各类人。与该研究论文一起发表的一篇评论的作者、美国威斯康星大学麦迪逊分校医学教授罗莎琳·安德森说：“就规模和范围而言，这是史无前例的。”
完善人类健康概念
样本的规模和多样性令研究人员能够发现新陈代谢随年龄变化的常规模式。但研究对象的新陈代谢速度仍然存在巨大差异，这凸显出，在导致体形相同、习惯相似的人每日能量消耗存在很大差异方面，其他因素（如基因和生活方式）可能发挥着重要作用。最终，蓬策说，了解人类新陈代谢的普遍特征将缩小造成这些差异的可能原因的范围。
这篇论文已经提出了许多问题。例如，儿童的新陈代谢速度明显较快，老年人的新陈代谢速度较慢，这些因素会如何影响营养摄入建议和用药剂量？人到60岁左右新陈代谢速度放慢，这与患慢性病风险相应增加有什么联系？
鲁德说：“在1个月大的婴儿身上，一定有某个开关打开了，并且说：'我必须大大增加能量消耗。’然后，又会有另一个开关说：'现在我60岁了，我的效率不会像以前一样高了。’那些开关是什么？我认为它们是衰老的关键。”
事实上，安德森说，一些能够影响人体新陈代谢的药物已投入使用，且结果证明它们能延长小鼠的寿命。研究人员推测，老化细胞消耗的能量较少，因为它们为预防疾病所做的修复和维护工作较少。但是，布里别斯卡斯指出，简单地提高老年人的新陈代谢速度“不会成为治疗众多疾病的灵丹妙药”，因为这会给人体内的其他系统带来压力，“如果加入更多能量，可能只会让系统更快地崩溃”。
不过，了解新陈代谢方式何时自然地发生变化，能帮助研究人员完善他们对每个年龄段健康状况的认知。
布里别斯卡斯说：“这有点儿像观察毛毛虫阶段和蝴蝶阶段。我们看到的是，5岁的你和50岁的你是完全不同的有机体。”他还说，这与科学界将全人类视为基本相同的“一般细胞团”的趋势形成鲜明对比，“这项特殊的研究将提高人们了解这些重要的细微差别的意识”。