تشير دراسة عدائي Ultramarathon إلى أن هناك حدًا أساسيًا لعملية التمثيل الغذائي البشري

هل هناك حد أساسي لعملية التمثيل الغذائي البشري؟ بحث جديد يقترح نعم

بقلم جيسون دينه حرره تانيا لويس

لقد افترض العلماء منذ فترة طويلة وجود حد نظري لاستخدام الطاقة البشرية. ومع ذلك، فإن نخبة رياضيي التحمل يدفعون باستمرار هذه الحدود البيولوجية. الآن تشير دراسة جديدة تتبعت عدائي الماراثون لمدة تصل إلى عام إلى إجابة.

البحث الذي نشر اليوم في علم الأحياء الحاليأظهر أن عداءي الماراثون يمكنهم حرق 11000 سعر حراري يوميًا أثناء المنافسة. لكنهم لا يستطيعون مواصلة هذه الجهود لفترة طويلة، وهم يدفعون ثمن ذلك. توصلت النتائج إلى حد بيولوجي يبدو أن حتى الرياضيين الأكثر لياقة في العالم غير قادرين على كسره.

يقول المؤلف المشارك في الدراسة أندرو بيست، عالم الأنثروبولوجيا البيولوجية في كلية ماساتشوستس للفنون الليبرالية، وهو نفسه عداء ماراثون: “لدي شعور بأن الكثير من الناس فوجئوا بالنتائج”. “لقد فوجئت أيضًا… كان لدينا رجل يركض مسافة 4500 ميل سنويًا على مسارات – أشياء وعرة جدًا – وكان أقل بكثير من الحد المسموح به.”

حول دعم الصحافة العلمية

إذا كنت تستمتع بهذا المقال، ففكر في دعم صحافتنا الحائزة على جوائز من خلال الاشتراك. من خلال شراء اشتراك، فإنك تساعد على ضمان مستقبل القصص المؤثرة حول الاكتشافات والأفكار التي تشكل عالمنا اليوم.

تعتمد الدراسة على عقود من الأبحاث التي تهدف إلى تحديد السقف الأيضي للجسم البشري، وهو الحد الأقصى لمعدل السعرات الحرارية الذي يمكن لأجسامنا أن تتحمل حرقه. بحث تأسيسي من الثمانينيات والتسعينيات يعتمد على سباق الدراجات الهوائية في سباق فرنسا للدراجات لمدة 23 يومًا، والذي يحدد ما بين أربعة إلى خمسة أضعاف معدل الأيض الأساسي للشخص (BMR)، والذي يُعرف بأنه الطاقة اللازمة للحفاظ على الجسم في حالة راحة. لكن الدراسات اللاحقة من السباقات الأقصر كشفت أن رياضيي التحمل يصلون إلى 9.4 مرة من معدل الأيض الأساسي في سباقات الرجل الحديدي الثلاثية لمدة 11 ساعة و 8.5 مرة من معدل الأيض الأساسي في سباقات التراماراثون لمدة 25 ساعة. اقترح العلماء في عام 2019 أن السقف الأيضي يعتمد على مدة المجهود: من الممكن حرق سعرات حرارية عالية للغاية لفترات قصيرة، لكن معدل الأيض لا يمكن أن يتجاوز 2.5 مرة من معدل التمثيل الغذائي الأساسي عند متوسطه خلال فترات التدريب والمنافسة التي تستمر 28 أسبوعًا أو أكثر.

لن يقترب الأشخاص العاديون وهواة الركض أبدًا من هذا الحد الواضح، والذي يصل إلى حرق ما يقرب من 3750 سعرة حرارية يوميًا لشخص نحيف يبلغ وزنه 150 رطلاً. يقول بست: “كان الهدف من هذا العمل هو اختبار فرضية 2.5 مرة على مجموعة من الأشخاص الذين يجب أن يكونوا مؤهلين بشكل فريد لكسر هذا السقف”.

في هذه الدراسة، تابع الباحثون 12 من الذكور والإناث من الرياضيين ذوي القدرة العالية على التحمل على مدار عام، وهي أطول مدة لأي دراسة من نوعها. وكان معظم المشاركين رياضيين محترفين. تنافس عشرة في المقام الأول في سباقات الماراثون والعديد من الآخرين المتخصصين في سباقات الرجل الحديدي والسباقات الثلاثية متعددة الأيام وسباقات ركوب الدراجات.

استخدم الباحثون طريقة حديثة تتضمن جعل الرياضيين يشربون مياهًا ذات علامات مزدوجة، أو مياه تحتوي على أشكال عنصرية أثقل من الهيدروجين والأكسجين، وقياس مدى سرعة استقلاب الجسم لها من خلال اختبارات البول. ووجدوا أن الرياضيين وصلوا إلى ما يصل إلى سبعة أضعاف معدلهم الأساسي خلال السباقات، لكن معدلات الأيض انخفضت دائمًا إلى حوالي 2.5 مرة من معدل الأيض الأساسي أو أقل بعد 30 أسبوعًا.

تقول أماندا ماكجروسكي، عالمة الأنثروبولوجيا التطورية بجامعة إيلون، والتي لم تشارك في الدراسة، إن الحفاظ على التمرين بالقرب من السقف الأيضي له تكلفة. لا تزال الوظائف المحددة التي يضحي بها الجسم أثناء النشاط البدني المكثف قيد البحث، لكن ماكجروسكي يستشهد بأبحاث مبكرة تشير إلى أنها تعوض عن طريق إبطاء عملية الهضم، وإضعاف الاستجابات المناعية وتقلص أنسجة المخ بشكل مؤقت. وهناك بعض الأدلة على أن الناس يستثمرون طاقة أقل في الإثارة الجنسية والإنجاب بعد السباقات.

ويحذر الخبراء من أن عينة الدراسة كانت صغيرة. إذا كان السقف الأيضي المقترح يمثل حدًا بشريًا حقيقيًا، فيمكن للرياضيين الاستفادة من فهم مدى اقترابهم من هذا الحد أثناء التدريب والمنافسات، كما يقول برايس كارلسون، أستاذ مساعد سابق في الأنثروبولوجيا ورياضي التحمل الفائق الذي يحمل رقمًا قياسيًا عالميًا، والذي لم يشارك في البحث الجديد. ويقول إن الخطوة التالية الأكثر فائدة هي تحديد الآلية الكامنة وراء هذا الحد وتحديد ما إذا كان بإمكان الرياضيين تدريب أجسامهم على الاقتراب منه بشكل أوثق.

ومن الممكن أن يكون حد الطاقة هذا أعلى مما لاحظه الباحثون في هذه الدراسة. يفترض كارلسون وآخرون أن السقف الأيضي يعكس بشكل أساسي الحد من عملية الهضم وامتصاص العناصر الغذائية، التي تغذي عضلات الجسم. ومع ذلك، فإن التقدم في التغذية الرياضية يعني أن الرياضيين يمكنهم حرق سعرات حرارية أكثر من أي وقت مضى – فمن المعروف أن بعض أفضل عداءي الماراثون اليوم يستهلكون 500 سعرة حرارية في الساعة لمدة 15 ساعة.

في الوقت الحالي، لا يمكن للعلماء سوى التكهن. “هل هو الحد البشري المطلق الذي لن نتمكن من تجاوزه أبدًا؟” يسأل كارلسون. “أم أنه حد مشروط تاريخياً لم نتجاوزه بعد؟”

حان الوقت للدفاع عن العلم

إذا استمتعت بهذا المقال، أود أن أطلب دعمكم. العلمية الأمريكية لقد عمل كمدافع عن العلوم والصناعة لمدة 180 عامًا، وربما تكون اللحظة الحالية هي اللحظة الأكثر أهمية في تاريخ القرنين.

لقد كنت العلمية الأمريكية مشترك منذ أن كان عمري 12 عامًا، وقد ساعد ذلك في تشكيل الطريقة التي أنظر بها إلى العالم. SciAm يثقفني ويسعدني دائمًا، ويلهمني شعورًا بالرهبة تجاه عالمنا الواسع والجميل. وآمل أن يفعل ذلك بالنسبة لك أيضا.

إذا كنت الاشتراك في العلمية الأمريكيةأنت تساعد في ضمان أن تغطيتنا تركز على البحث والاكتشاف الهادف؛ وأن لدينا الموارد اللازمة للإبلاغ عن القرارات التي تهدد المختبرات في جميع أنحاء الولايات المتحدة؛ وأننا ندعم العلماء الناشئين والعاملين على حد سواء في وقت لا يتم فيه الاعتراف بقيمة العلم نفسه في كثير من الأحيان.

وفي المقابل، تحصل على الأخبار الأساسية، ملفات بودكاست آسرة، ورسوم بيانية رائعة، لا يمكنك تفويت النشرات الإخبارية ومقاطع الفيديو التي يجب مشاهدتها، ألعاب التحدي، وأفضل الكتابة والتقارير في عالم العلوم. يمكنك حتى إهداء شخص ما اشتراكًا.

لم يكن هناك وقت أكثر أهمية بالنسبة لنا للوقوف وإظهار أهمية العلم. آمل أن تدعمونا في تلك المهمة.