Studie ultramaratonských běžců naznačuje, že lidský metabolismus má zásadní limit

Existuje základní limit lidského metabolismu? Nový výzkum navrhuje Ano

Podle Jason Dinh upravil zeptal se Lewis

Vědci již dlouho předpokládali teoretický limit pro lidskou spotřebu energie. Přesto elitní vytrvalostní sportovci tyto biologické hranice neustále posouvají. Nyní nová studie, která sledovala ultramaratonské běžce po dobu až jednoho roku, nabízí odpověď.

Výzkum, který byl dnes zveřejněn v Současná biologieto ukázal ultramaratonci dokážou spálit ohromující 11 000 kalorií za den během soutěže. Nemohou však v tomto úsilí dlouho pokračovat – a platí za to daň. Zjištění se shodují na biologické hranici, kterou, jak se zdá, nejsou schopni překonat ani ti nejzdatnější sportovci na světě.

„Mám pocit, že mnoho lidí bylo těmito zjištěními překvapeno,“ říká spoluautor studie Andrew Best, biologický antropolog na Massachusetts College of Liberal Arts, který je sám maratónským běžcem. „Také mě to překvapilo… Měli jsme chlapa, který naběhal 4 500 mil ročně na trailech – pěkně drsné věci – a byl hluboko pod limitem.“

O podpoře vědecké žurnalistiky

Pokud se vám tento článek líbí, zvažte podporu naší oceňované žurnalistiky předplatné. Zakoupením předplatného pomáháte zajistit budoucnost působivých příběhů o objevech a nápadech, které formují náš dnešní svět.

Studie staví na desetiletích výzkumu zaměřeného na stanovení metabolického stropu lidského těla – maximálního trvalého množství kalorií, které naše tělo snese spalování. Základní výzkum z 80. a 90. let 20. století na základě 23denního cyklistického závodu Tour de France stanovil limit na čtyř až pětinásobek bazálního metabolismu (BMR) člověka, definovaného jako energie potřebná k udržení těla v klidu. Ale následné studie z kratších závodů odhalil, že vytrvalostní sportovci dosahují 9,4násobku BMR v 11hodinových Ironman triatlonech a 8,5násobku BMR ve 25hodinových ultramaratonech. Vědci v roce 2019 navrhli, že metabolický strop závisí na délce trvánípři námaze: extrémně vysoké spalování kalorií je možné při krátkých dávkách, ale rychlost metabolismu nemůže překročit 2,5násobek BMR, když se zprůměruje za období tréninku a soutěže trvajících 28 týdnů nebo déle.

Průměrní lidé a hobby běžci se nikdy nepřiblíží této zdánlivé hranici, která u štíhlého 150 kilového člověka představuje spalování zhruba 3 750 kalorií denně. „Tato práce byla skutečně určena k testování této 2,5násobné hypotézy v populaci lidí, kteří by měli být jedinečně vhodní k potenciálnímu prolomení tohoto stropu,“ říká Best.

Ve studii vědci sledovali 12 mužů a dvě ultravytrvalostní sportovce v průběhu jednoho roku, což je nejdelší doba ze všech studií tohoto druhu. Většina účastníků byli profesionální sportovci. Deset závodilo především v ultramaratonech a několik dalších se specializovalo na Ironmany, vícedenní triatlony a cyklistické závody.

Vědci použili nejmodernější metodu, která spočívá v tom, že atleti pijí dvakrát značenou vodu nebo vodu obsahující těžší elementární formy vodíku a kyslíku a pomocí testů moči měří, jak rychle ji tělo metabolizuje. Zjistili, že sportovci dosáhli během závodů až sedminásobku své výchozí hodnoty, ale rychlost metabolismu vždy po 30 týdnech klesla na přibližně 2,5násobek BMR nebo níže.

Udržování cvičení v blízkosti metabolického stropu něco stojí, říká Amanda McGrosky, evoluční antropoložka z Elon University, která se na studii nepodílela. Specifické funkce, které tělo obětuje během intenzivní fyzické aktivity, jsou stále předmětem zkoumání, ale McGrosky cituje raný výzkum, který naznačuje, že to kompenzuje zpomalením trávení, oslabením imunitních reakcí a dočasně se zmenšující mozková tkáň. A jsou o tom nějaké důkazy lidé po závodech investují méně energie do sexuálního vzrušení a rozmnožování.

Odborníci upozorňují, že zkoumaný vzorek byl malý. Pokud navrhovaný metabolický strop skutečně představuje skutečný lidský limit, pak by sportovci mohli těžit z pochopení toho, jak blízko k tomuto limitu se během tréninku a závodů dostanou, říká Bryce Carlson, bývalý odborný asistent antropologie a světový rekordman v ultravytrvalostikterý nebyl zapojen do nového výzkumu. Říká, že nejužitečnějším dalším krokem by bylo identifikovat mechanismus za tímto limitem a určit, zda mohou sportovci trénovat svá těla, aby se k němu více přiblížili.

Je možné, že tento energetický limit je vyšší než to, co výzkumníci pozorovali v této studii. Carlson a další předpokládají, že metabolický strop zásadně odráží omezení trávení a vstřebávání živin, které pohánějí svaly těla. Přesto pokroky ve sportovní výživě znamenají, že sportovci mohou spálit více kalorií než kdy jindy – některé z dnešních nejlepší ultramaratonci konzumují neuvěřitelných 500 kalorií za hodinu po dobu 15 hodin.

Vědci mohou zatím jen spekulovat. „Je to absolutní lidská hranice, kterou nikdy nebudeme schopni překonat?“ ptá se Carlson. „Nebo je to historicky podmíněný limit, který jsme ještě nepřekročili?“

Je čas postavit se za vědu

Pokud se vám tento článek líbil, rád bych vás požádal o podporu. Scientific American sloužil jako obhájce vědy a průmyslu již 180 let a právě teď může nastat nejkritičtější okamžik v této dvoustoleté historii.

Byl jsem a Scientific American předplatitel od mých 12 let a pomohlo mi to utvářet můj pohled na svět. SciAm vždy mě vzdělává a těší a vzbuzuje úctu k našemu obrovskému, krásnému vesmíru. Doufám, že to udělá i vám.

Pokud vy přihlásit se k odběru Scientific Americanpomáháte zajistit, aby se naše pokrytí soustředilo na smysluplný výzkum a objevy; že máme zdroje na podávání zpráv o rozhodnutích, která ohrožují laboratoře v USA; a že podporujeme začínající i pracující vědce v době, kdy hodnota samotné vědy příliš často zůstává nepoznaná.

Na oplátku získáte zásadní zprávy, strhující podcastyskvělá infografika, nepřehlédnutelné newsletteryvidea, která musíte vidět, náročné hrya nejlepší vědecké psaní a zpravodajství. Můžete dokonce darovat někomu předplatné.

Nikdy nebyl důležitější čas, abychom vstali a ukázali, proč na vědě záleží. Doufám, že nás v této misi podpoříte.