运动并不能减肥，这是许多人都有过的经历。背后什么道理，值得认真研究。

对物种之间的能量代谢对比研究发现，人类的能量代谢具有特异性，远远超过其他灵长类动物，这种特点说明人类进化特异性，可能隐藏着人类自身的秘密。对赫尔曼·庞泽从事的研究点赞。这样的朴素追求真相的精神在今天的生物医学领域崇尚技术的时代尤其可贵，科学研究应该有更多兴趣驱动的项目，更多不以功利为目的的研究内容，更多能带来以外的研究工作。对于有钱有人有设备的大国来说，占在全人类全宇宙的角度的研究，需要有童心，需要执着，需要朴素的科学。当然，科学最终还要回归人文，或者人文要和科学进行整合。

这里介绍一篇最近科学杂志上关于能量代谢测量方面的一个学者的故事，有许多方面值得年轻学者们学习和思考。在埋头实验，拼命发表论文的同时，想想科学的终极目的，人类存在的价值，这些空泛的问题，不失为一种修为和境界。

10月一个温暖的周三早晨，赫尔曼·庞泽穿上皱褶的实验服，调整好口罩，走进他在杜克大学(Duke University)的实验室，希望给一个学生一个应激。大学生克里斯蒂娜正躺在实验室的桌子上，她头戴着透明塑料头罩。庞泽教授正式地向她打招呼，并开始使用一种历史悠久的方法来提高她的血压：让她做一个口算测试。

“从数字1022开始，减去13，直到你得到0，”他把音量调到最大，以便她能从叮当作响的空调中听到。“如果犯了错误，我们将重新开始。准备好了吗?”

“1009,997，”克里斯蒂娜说。

“重新开始，”庞泽咆哮道。

克里斯蒂娜报名参加“应激测试”，她紧张地笑了。她又试了一次，到了889，再次被庞泽阻止。这种情况一次又一次地发生。然后庞泽让她大声把505乘以117。这个时候她紧张万分。

博士后赞恩·斯旺森(Zane Swanson)和本科生加布里埃尔·巴特勒(Gabrielle Butler)监测克里斯蒂娜的心率以及她头罩中呼出的二氧化碳水平。然后庞泽问一组问题，旨在进一步增加克里斯蒂娜的应激水平：她的理想工作是什么?毕业后她到底想做什么?

这正是庞泽实验室的日常研究项目，他和学生们在测量人们在应激、锻炼、或对疫苗产生免疫反应等状态下消耗了多少能量。通过测量呼吸中的二氧化碳，可以了解克里斯蒂娜在应对焦虑时消耗了多少能量。

作为一名生物人类学家，44岁的庞泽工作是计算卡路里。但是，这绝对不是为了研究减肥，1.85米,约75公斤,热衷于长跑和攀岩，庞泽教授身材也很棒。

不过，庞泽很乐意在《奥兹医生秀》(Dr. Oz Show)和美国国家公共电台(NPR)上阐述自己关于减肥的观点。人类有大的大脑、漫长的童年、许多孩子子女和长寿。在运动、生殖、应激、疾病和重要功能之间进行能量消耗的分配是一个很难以理解的问题。在各种类人猿中，人类是如何做到的？庞泽真正希望研究的问题正是希望回答这个疑问。

庞泽和同事借鉴了生理学家研究肥胖的方法，系统地测量了动物和各行各业的人每天消耗的总能量。从数据中得出的答案令人惊讶：运动不能帮助你消耗更多能量；非洲活跃的狩猎采集者能量消耗不比久坐办公室职员多；根据体重调整后，孕妇每天消耗的热量并不比其他成年人多。

根据体重调整后，幼儿每天消耗的卡路里最多，总能量消耗(TEE)在60岁后下降，尽管个体表现出一些变化(灰色点)。

庞泽的一些观点会激怒一些同行。

堪萨斯大学医学中心的运动生理学家John Thyfault说，庞泽认为运动不能减肥的观点过于粗糙，会让使节食者养成不健康的习惯。

有人说，庞泽的工作除了打破关于人类能量消耗的神话外，还为理解人类生理和进化提供了一个新视角。古人类学家莱斯利·艾洛(Leslie Aiello)说，“他的工作是革命性的，我们现在有了数据，这些数据为我们提供了一个全新框架，让我们了解人类如何适应能量限制。”

庞泽小时候在宾夕法尼亚州克西小镇附近阿巴拉契亚山脉一片40公顷的树林中长大，他父亲是高中英语教师。父亲经常帮人们盖房子，他教导庞泽要对事物的运作方式感到好奇，并学会修理它们。“没有人给水管工或电工打电话，”庞泽回忆说。

父亲去世时庞泽才15岁，但自给自足的经验和外向性格帮他克服了困难。堂兄经常带他去爬山，让他变得勇敢，学会了有组织的技能。他说，这些技能后来帮助他承担智力风险，挑战既定观念。庞泽说:“当你有一个糟糕的经历，生活把你拉离你的轨道，这是可怕的。但你必须继续前进，这教会你不要害怕新事物。”

庞泽申请了一所大学——宾州州立大学，足球比赛是他童年的亮点。“我以为我会像我爸爸一样——去宾州州立大学，拿到教学学位，然后留在克西，”他说。但在宾夕法尼亚州立大学，他曾与著名古人类学家艾伦·沃克(Alan Walker)合作，并考虑攻读生物人类学研究生。

得知自己那前途无量的学生选择学校的依据是学校是否靠近山区，沃克教授直言不讳地告诉庞泽，如果他不申请哈佛大学，他就是个白痴，而且，一旦庞泽被哈佛录取，如果他不去也是个白痴。庞泽去了哈佛大学攻读研究生。

在本世纪初，科学家们对人类的总能量消耗(TEE)知之甚少，即一个人37万亿细胞在24小时内燃烧的千卡数量。研究人员测量了身体在休息时燃烧能量的速率——基础代谢率(BMR)，包括呼吸、循环和其他重要功能所消耗的能量。他们知道，根据体型调整后，大型哺乳动物的BMR大致相同。因此，尽管BMR只代表总能量消耗的50%到70%，研究人员发现，每千克体重人类消耗能量速度与其他类人猿大致相同。

但人类还有额外的能量消耗：大脑占我们每天能量消耗的20%。Aiello提出，我们的祖先通过进化出更小内脏来补偿大脑。另一些人则认为，人类进化出更高效的行走和奔跑来节省能量。

庞泽在哈佛想要验证上述这些想法。但他意识到没有足够的数据来做到这一点:并没有人知道灵长类动物在移动时使用了多少总能量，更不用说解剖学上的差异或器官大小的权衡如何影响能量使用了。庞泽说:“我们讨论过原始人的运动适应能力，讨论过效率、力量和力量，但遗憾的是，这些都是猜测出来的。”

他意识到必须回归基本，测量人类和动物在跑步机上行走和跑步所消耗的热量。哺乳动物利用氧气将食物中糖转化为能量，二氧化碳是其副产品。哺乳动物呼出的二氧化碳越多，燃烧的氧气和卡路里就越多。那么测定总二氧化碳释放就可以计算个体的能量消耗。在博士论文中，庞泽测量了狗和山羊在跑步和走路时呼出的二氧化碳量。他在华盛顿大学找到第一份工作后不久，就在2007年的研究报告称，长腿狗在奔跑时消耗的能量比矮脚狗少。他说，随着时间推移，“测量人类、狗和山羊的步行和跑步能量消耗开始时只是个人兴趣的项目，后来发展成一种测量能量消耗的痴迷研究。”

庞泽仍然测量在特定活动中呼出的二氧化碳以计算燃烧卡路里，就像前文在Christina的应激测试中所做的那样。但他发现，生理学家早就开发出更好方法来测量一天的TEE值：双标记水法，这种方法测量TEE值时不需要受试者一整天都把空气吸入兜帽内。

双标记水法最初用于老鼠，威斯康星大学麦迪逊分校的生理学家戴尔·舍勒(Dale Schoeller)20世纪80年代率先将这种方法用于人类。双标记水法是一种人体能量消耗测量技术，是以稳定的同位素标记的 H2O它以稳定同位素标记的水作为示踪物，通过稳定性核素氘（2H）标记水中的H，用重氧（18O）标记水中和二氧化碳中的氧 ,通过分析尿液中标记物的峰度值变化 ,了解机体的能量代谢情况 ,其精确度 2 %～8 % ,准确度 1 %～3 % 。适用于任何人群和个体的测定，无毒无损伤，这种方法正在被人们越来越广泛地接受,因为它便宜,准确,并能在现场条件下应用。这种方法是能量代谢研究的黄金标准，但每次测试的成本为600美元，对大多数进化生物学家来说是遥不可及的。

庞策利用这种方法获得许多新发现，第一个突破是在2008年，在温纳-格林基金会2万美元资助下，他有机会在爱荷华州的一个避难所和研究中心——当时的类人猿信托(Great Ape Trust)——收集尿液样本。在那里，灵长类动物学家罗布·舒梅克把含有同位素的无糖冰茶倒进了4只猩猩的嘴里。庞泽开始担心无法收集猩猩的尿液，但幸运的是这些经过训练猩猩会在杯子里小便。

那年秋天晚些时候，当庞泽拿到尿检结果时，他简直不敢相信：这只猩猩燃烧的能量是与它们体型相当的哺乳动物所消耗能量的1/3。重新测试得出了相同结果:例如，一个113公斤重的成年男性猩猩Azy，每天燃烧2050千卡，远低于113公斤重的人类男性通常燃烧的3300千卡。“我完全不相信，”庞泽说。他认为，也许它是“类人猿家族中的树懒”，因为它们在过去经历了长期的食物短缺，已经进化到每天靠更少的卡路里生存。

随后对圈养和避难所的类人猿进行了双重标记的水研究，打破了哺乳动物在调整体重后代谢率相似的共识。在所有类人猿中，人类是完全不同的类型。庞泽和他的同事在2016年的《自然》杂志上报告称，在调整体重后，我们每天消耗的能量比黑猩猩和倭黑猩猩多20%，比大猩猩多40%，比猩猩多60%。

与其他类人猿相比，人类每天消耗更多能量，同时以脂肪形式储存更多的能量。我们的总能量消耗(TEE)包括基础代谢率(BMR)和其他活动，包括锻炼。

庞泽说，体脂肪差异同样令人震惊：人类男性的脂肪是其他雄性类人猿的两倍，女性是其他雌性类人猿的三倍。他认为，我们体内的大量脂肪是随着我们更快的代谢率而进化的：脂肪比瘦肉组织燃烧的能量更少，并提供了燃料储备。庞泽在《燃烧》一书中写道:“经过数百万年的进化，人类新陈代谢引擎并非为了让我们拥有一副适合在海滩上穿比基尼的身材而精心打造的。”（难道比基尼美女帅哥只是不符合进化的特例？粗腿肥臀才是人类的天然特色。）

然而，我们比其他类人猿更快地将食物和脂肪储存转化为能量的能力有重要的回报：它每天给我们提供更多的能量，这样才能为巨大的大脑提供足够能量，也可以哺育和保护后代，让孩子们拥有漫长而精力充沛的童年。

庞泽认为，行为和解剖学上的人类特征有助于保持新陈代谢更活跃。例如，与其他类人猿相比，人类通常会与其他成年人分享更多食物。分享食物对群体来说更有效率，也会给早期人类一个能源安全网。我们的大脑创造了一个积极的反馈循环。它们需要更多能源，但也给了早期人类智慧，发明更好工具，控制火，烹饪，并适应其他方式，以获得或节省更多的能源。

2010年，庞泽从食物分享价值中得到了启发，当时他前往坦桑尼亚，研究哈扎狩猎采集者的能源预算。他注意到的第一件事是哈扎人经常使用“za”这个词，意思是“给予”。这是所有哈扎人从小就学会的神奇词汇，让别人分享浆果、蜂蜜或其他食物。这样的分享帮助所有的哈扎人活跃起来:当他们狩猎和觅食时，哈扎妇女每天步行大约8公里。而男性则是14公里，比普通美国人一周的步行时间还要长。

为了了解他们的能量消耗情况，庞泽询问哈扎人是否愿意喝他的无味鸡尾酒，并提供尿样。他们同意了。他几乎无法为这项研究获得资金，因为其他研究人员认为答案是显而易见的。“每个人都知道哈扎人有异常高的能量消耗，因为他们非常活跃，”他回忆道。“除了他们没有。”

每个哈扎人都有几天的活动量，有些人比平均水平多或少消耗了10%的卡路里。但他在2012年发表在《公共科学图书馆·综合》(PLOS ONE)杂志上的报告称，在调整了非脂肪体重后，哈扎人男性和女性平均每天消耗的能量与美国、欧洲、俄罗斯和日本的男性和女性一样多。舍勒说:“当你考虑到身体活动的差异时，你会感到惊讶。”

另一个团队对久坐不动的女性进行了训练，让她们跑半程马拉松。他的一项新数据分析支持了这一观点:经过几周的训练，她们在每周跑40公里时，几乎没有比开始训练前消耗更多的能量。在另一项研究跑42.6公里的马拉松运动员每日每周6天140天的穿越美国,庞泽和他的同事们发现跑步者烧随着时间的推移逐渐减少能量——每天4900卡路里的比赛相比年初6200卡路里。

庞泽说，随着运动员在几周或几个月内跑得越来越多，他们的新陈代谢引擎在其他地方就会减少，为额外的锻炼成本腾出空间。相反，如果你是一个电视迷，你可能仍然每天消耗同样多的卡路里，留下更多的能量给你的身体内部过程，如应激反应。

这是庞泽“最具争议和有趣的观点”，哈佛大学古人类学家丹尼尔·利伯曼(Daniel Lieberman)说，他是庞泽的论文导师。“今天早上我跑了大约5英里;我跑步消耗了大约500卡路里。在一个非常简单的模型中，这意味着我的TEE要高500卡路里。根据赫尔曼的研究，那些更活跃的人的TEE值并没有你想象的那么高，但我们仍然不知道为什么会这样。”

庞泽的发现对于想要减肥的人来说有一个令人沮丧的暗示。中国科学院进化生理学家约翰·斯皮克曼说:“你不能通过运动来摆脱肥胖。这是一种不死的僵尸想法。”这项研究已经影响了营养和减肥的膳食指南。例如，英国国家食品战略指出，“你无法摆脱不良饮食习惯。”

但“你的过错”警告说，信息可能弊大于利。他说，首先，锻炼的人不太可能增加体重，而那些一边锻炼一边节食的人往往能更好地保持体重。他说，运动还会影响脂肪在体内的储存位置，以及糖尿病和心脏病的风险。

庞泽同意锻炼对健康至关重要:哈扎人在七八十岁时仍然很活跃，不会得糖尿病和心脏病。而且，他补充说，“如果锻炼能够抑制应激反应，那么这种补偿是一件好事。”但他说误导节食者是不公平的:“锻炼可以防止你生病，但节食是你控制体重的最好工具。”

与此同时，庞泽正在为其他惊喜做准备。去年，他和斯皮克曼共同领导了一项努力，以汇集一种引人注目的新资源——国际原子能机构双标签水数据库。这包括现有的对近6800名年龄在8天到95岁之间的人进行的双标记水研究。

他们利用这个数据库对人类一生中的能源使用进行了第一次全面的研究。一个流行的假设再次受到威胁:青少年和孕妇有更高的新陈代谢。但是庞泽发现幼儿才是精力充沛的人。新生儿的新陈代谢率与孕妇相同，根据体型调整后与其他女性并无不同。但在9到15个月大的时候，婴儿每天消耗的能量比成年人多50%，这是根据体型和脂肪进行调整的结果(见上图)。这可能会为他们成长中的大脑提供能量，也许还会发展免疫系统。该研究结果发表在《科学》杂志上，有助于解释为什么营养不良的婴儿可能会发育不良。

根据体型调整后，儿童的新陈代谢一直保持在高水平，直到5岁左右，20岁前开始缓慢下降，成年后趋于稳定。人类从60岁开始消耗更少的能量，到90岁时，老年人消耗的能量比中年人少26%。

庞泽现在正在探索一个从他对运动员的研究中发现的谜题:我们的身体每天能燃烧多少卡路里似乎有一个严格的限制，由我们消化食物并将其转化为能量的速度决定。他计算出一个85公斤的男人每天的最高热量大概是4650卡路里。

斯皮克曼认为这个限制太低了，他指出，上世纪80年代和90年代的环法自行车赛(Tour de France)的自行车手超过了这个限制。但他们是直接将脂肪和葡萄糖注射到血液中，庞泽认为这种做法可能有助于他们绕过将食物转化为能量的生理限制。正如对马拉松运动员的研究显示的那样，精英运动员可以在几个月内突破极限，但不能无限期地维持下去，庞泽说。

为了了解身体是如何在不突破能量极限的情况下为高强度运动提供能量，或者对抗疾病的，庞泽和他的学生们正在探索身体是如何抑制其他活动的。“我认为我们会发现这些调整可以降低炎症，降低我们的应激反应。我们这样做是为了使能源收支平衡。”

这就是为什么他想知道当他在实验室里拷问克里斯蒂娜时她燃烧了多少能量。在测试之后，克里斯蒂娜说她“确实应激很大”。随着测试的进行，她的心率从每分钟75到80次上升到115次。她的能量消耗也从每分钟1.2千卡上升到每分钟1.7千卡。

庞泽说:“她在数学测试中每分钟多消耗了40%的能量，在面试中每分钟多消耗了30%的能量。”“想想其他任何能让你的能量增加40%的过程。”

他希望像她这样的数据点能够帮助揭示精神应激的隐性成本。测量应激和免疫反应是如何增加能量消耗的，可以帮助揭示这些无形的活动是如何在我们的日常能量预算中增加和平衡的。庞泽知道他有自己的工作要做。“在我们能够展示如何拉动杠杆来调整能源使用之前，人们将始终持怀疑态度。我们要做下一代的实验。”

This scientist busts myths about how humans burn calories—and why | Science | AAAS