În evenimente de impozitare fizică pe distanțe lungi, cantitatea de energie pe care o pot cheltui sportivii pare să atingă un nivel de aproximativ 2,5 ori mai mare decât rata de odihnă metabolică - un maxim probabil dictat de câte calorii pot digera.

Shawna Williams
5 iunie 2019

Deasupra: un alergător la Race Across SUA în 2015
BRYCE CARLSON

atinge

Toți avem limite și un nou studiu sugerează că aceste limite sunt destul de similare în rândul oamenilor individuali - cel puțin la nivel metabolic. Cercetătorii au urmărit cheltuielile de energie ale alergătorilor înainte și după ce au finalizat echivalentul unui maraton șase zile pe săptămână timp de aproape cinci luni consecutive, apoi și-au comparat rezultatele cu studiile altor activități de intensitate ridicată și au constatat că, cu cât evenimentul este mai lung, cu atât participanții la rata metabolică au putut susține.

Rata metabolică maximă pentru activitățile pe termen lung, relatează ei astăzi (5 iunie) în Science Advances, este de aproximativ două ori și jumătate consumul de energie în repaus al unui individ - probabil o reflectare a unei limite a numărului de calorii pe care sistemul digestiv uman îl are capabil să absoarbă.

„Conceptual, oamenii căutau un număr - căutau un anumit nivel de cheltuială energetică, care să fie sustenabil pe termen nelimitat. . . . S-au uitat la evenimente cu adevărat extreme, cum ar fi Turul Franței, pentru a le oferi o impresie a numărului ”, spune Herman Pontzer, antropolog evoluționist la Universitatea Duke. Noua lucrare, spune el, este prima care caută o limită în contextul cât timp se menține producția de energie.

Pontzer și-a văzut șansa de a ajunge la limitele cheltuielilor energetice umane într-un mod nou în 2014, când a vorbit cu Bryce Carlson, atunci antropolog la Universitatea Purdue din Indiana, la o întâlnire. Carlson a fost directorul de cercetare pentru un eveniment numit Race Across the USA (RAUSA) în care el și alți participanți vor alerga de la Huntington Beach, California, la Washington, DC, pe parcursul mai multor luni, acoperind în medie 42 de kilometri pe zi. El l-a întrebat pe Pontzer, care era atunci la Hunter College din New York City, dacă dorește să se alăture echipei care efectuează cercetări asupra alergătorilor.

Nu credem că este o limită în ceea ce privește cantitatea de alimente disponibile sau cât de repede o puteți înfunda în fața dvs., credem că este o limită a ceea ce tractul digestiv este capabil să absoarbă de fapt.

Pontzer a acceptat cu ușurință și a găsit un student absolvent, Caitlin Thurber, care predă acum la Nassau Community College din Long Island, pentru a ajuta la studiu. „Oportunitatea de a face acest proiect mi s-a părut prea bună pentru a trece peste”, spune Thurber. Cercetătorii au recrutat șase dintre cei 12 alergători RAUSA care intenționau să finalizeze întreaga cursă pentru a participa la studiul lor și, cu o săptămână înainte de începerea evenimentului, în ianuarie 2015, Thurber le-a administrat „apă dublă etichetată” - fluid cu izotopi de hidrogen și oxigen . Participanții au predat apoi probe de urină în zilele premergătoare și imediat după începerea cursei. Analizând proporțiile relative ale izotopilor prezenți, Thurber și Pontzer ar putea calcula ratele de cheltuieli energetice ale alergătorilor. Ea a repetat dozarea apei marcate și colectarea probelor la sfârșitul cursei.

Cheltuielile energetice ale alergătorilor au crescut brusc până în a cincea zi a cursei, comparativ cu valorile lor inițiale de pre-alergare. Dar până la sfârșitul cursei, metabolismul lor a încetinit puțin comparativ cu ratele lor din ziua a cincea. „Acesta este un exemplu de cheltuieli de energie constrânse, care a fost bine documentat”, spune Thurber. Adică, platourile de cheltuieli energetice totale pe măsură ce oamenii ating niveluri mai ridicate de activitate, poate pentru că organismul compensează caloriile utilizate în mișcare prin apelarea înapoi a energiei utilizate pentru alte procese fiziologice. (Ea și-a scris rezultatele ca teză de master în anul următor; în recunoștințe, îi mulțumește mamei sale pentru depozitarea probelor de urină în congelator.)

Echipa de cercetare a comparat apoi datele RAUSA cu cele din ratele metabolice din studiile publicate privind provocările fizice solicitante, cum ar fi Turul Franței, ultramaratoanele de 100 de mile și chiar sarcina. Trăgând aceste date, au descoperit o scădere abruptă a ratelor metabolice ale participanților odată cu creșterea duratei evenimentului; linia de tendință pentru curba respectivă s-a aplatizat de aproximativ de două ori și jumătate ratele metabolice bazale ale participanților. „Am încercat din răsputeri să găsim orice caz de oameni care depășesc aceste limite, care au depășit acel plafon metabolic - nu îl putem găsi”, spune Pontzer.

De unde a venit această limită? Coautorul studiului, John Speakman, biolog la Universitatea din Aberdeen și Academia Chineză de Științe, a constatat anterior că abilitatea de a disipa căldura în exces pare să limiteze performanța rozătoarelor mici. Căldura nu părea să fie factorul limitativ pentru activitatea umană pe termen lung, totuși, având în vedere că cheltuielile de energie în trekking-ul arctic au scăzut de-a lungul aceleiași curbe ca și competițiile din climele mai calde.

Așadar, echipa de cercetare a apelat la studii publicate care au supraalimentat oamenii și au observat efectul asupra fiziologiei lor. Oricât de mulți au luat acești subiecți, caloriile pe care le-au absorbit au ajuns la aproximativ cantitatea necesară pentru a-și alimenta metabolismul de două ori și jumătate decât rata lor de odihnă, au descoperit cercetătorii.

„Nu credem că este o limită în ceea ce privește cantitatea de alimente disponibile sau cât de repede o puteți înfunda în față, credem că este o limită a ceea ce tractul digestiv este capabil să absoarbă de fapt”, spune Pontzer.

Ideea că limitele sistemului digestiv uman constrânge performanța este o „ipoteză solidă”, spune Audrey Bergouignan, fiziolog integrator la Universitatea din Colorado și CNRS din Strasbourg, Franța, care nu a fost implicat în studiu. Dar nu este încă convinsă. Multe presupuneri au intrat în construcția modelului, notează ea - de exemplu, unele studii incluse nu au măsurat ratele metabolice de repaus ale participanților, așa că Pontzer și colegii săi le-au estimat. Studii prospective de rase foarte lungi în condiții de căldură și frig ar fi necesare pentru a testa ipoteza, spune Bergouignan.

Brent Ruby, care studiază fiziologia muncii și metabolismul exercițiilor fizice la Universitatea din Montana și nu a fost implicat în studiu, spune că el crede că noul model este „convingător”, în parte, pentru că l-a comparat cu unele din propriile sale date care nu erau incluse în lucrarea Science Advances și le-a găsit consecvente.

În studiile lui Ruby, el a folosit apă etichetată pentru a examina cheltuielile de energie a 32 de pompieri din zonele sălbatice în timp ce lucrau pentru a combate focurile. „Când indivizii au dreptate de aproximativ două ori și jumătate peste rata metabolică bazală, par să facă o treabă adecvată de menținere a masei corporale în timpul unei sarcini, care ar putea fi de cinci până la șapte zile sau cam așa ceva”, spune el. „Am avut doar cinci dintre ele care au depășit de trei ori rata metabolică bazală și patru din cinci au început să slăbească. Acest lucru se referă la conceptul de durabilitate. ” Dar Ruby observă că acest plafon probabil nu reflectă de ce erau capabili strămoșii noștri hominini antici, deoarece nu ar fi avut acces la „aprovizionarea constantă cu substanțe nutritive și fluide” disponibile oamenilor moderni care îndeplinesc fapte de rezistență.

Pentru Pontzer, alinierea aparentă a plafonului metabolic în evenimentele de rezistență cu cea din timpul sarcinii este unul dintre cele mai interesante aspecte ale modelului. „Oamenii sunt ultimele primate de rezistență”, spune el The Scientist, cu capacități de alergare pe distanțe lungi care depășesc cu mult pe cele ale altor maimuțe. Dacă același mecanism limitează atât sarcina, cât și activitatea fizică viguroasă, ridică întrebarea dacă evoluția a fost selectată pentru alergarea de anduranță, oferind oamenilor capacitatea de a „avea copii mai mari [și] de ai avea mai des” ca efect secundar - sau altfel în jurul. "Există un fel de conexiune evolutivă amuzantă între aceste două sarcini foarte diferite, despre care nu știam că este posibilă înainte".

C. Thurber și colab., „Evenimentele extreme dezvăluie o limită alimentară a cheltuielilor maxime susținute de energie umană”, Sci Adv, 5: eaaw0341, 2019.

Corecție (5 iunie): versiunea originală a acestui articol a afirmat în mod eronat că Herman Pontzer se află la Hunter College. Pontzer era membru al facultății la Hunter College când a fost realizat studiul, dar acum se află la Universitatea Duke. Oamenii de știință regretă eroarea.
Corecție (6 iunie): Acest articol a declarat inițial că Bryce Carlson a organizat Race Across the USA; de fapt, el a fost directorul său de cercetare. Oamenii de știință regretă eroarea.