天花板到人类的耐力可能是由于肠道系统的限制

研究运动员在进行一些世界上最长和最艰苦的体育赛事时所消耗的能量，研究发现无论我们吃多少，我们都可以燃烧多少卡路里。科学进展报告的这项研究表明，无论身体活动，以及是否持续数天，数周或数月，人类只能以约2.5倍的静息代谢率燃烧卡路里。超过这个阈值，身体开始分解自己的组织，以弥补热量不足。

“这定义了人类可能存在的领域，”杜克大学进化人类学副教授Herman Pontzer博士评论说。研究人员指出消化道是能量灼伤的限制因素，并且说影响耐力运动员的相同生理限制也可能限制生殖方面，例如怀孕时间，或者大的婴儿可能在子宫内生长。Pontzer及其同事在一篇题为“ 极端事件揭示持续最大能量消耗的食物限制 ”的论文中报告了他们在科学进展中的发现。

在研究能量消耗的生理限制方面有相当大的科学兴趣 - 通常表示为基础代谢率(BMR)的倍数，并且被称为“代谢范围” - 以帮助最大的持续代谢范围(SusMS)。作者解释说，人类和其他物种。“对最大持续能量消耗的限制尚不清楚，但很有意义，因为它们限制了生殖，体温调节和身体活动。”

为了在人类耐力的背景下对此进行研究，由阿伯丁大学和中国科学院教授Pontzer和John Speakman博士领导的研究人员测量了2015年美国全国比赛中运动员燃烧的卡路里数量。 (RAUSA)。参加3000英里比赛的参赛者从加利福尼亚州一直延伸到华盛顿特区，每周参加6场马拉松比赛，持续14-20周。然后，该团队分析了他们从RAUSA运动员获得的数据，并与其他耐力或能源密集型活动(包括铁人三项，环法自行车赛，北极徒步旅行和怀孕)提供的现有数据同时进行分析，以期量化持续时间之间的关系。活动和最大测量代谢范围。

虽然结果表明代谢率的变化很大，取决于耐力事件的长度，但他们也表明长时间的高代谢率伴随着总能量消耗的减少。研究人员在三个时间点测量了RAUSA运动员的总能量消耗(TEE)和静息代谢率(RMR)：比赛开始前; 然后在第一周(第1周); 在最后一周(第20周)再次。他们发现虽然参与者的静息代谢率在比赛过程中保持不变，但他们的总能量消耗在第1周和第20周之间减少，导致代谢范围减小。

在比赛结束时，运动员每天燃烧的热量比他们的里程数少了600卡路里。这表明身体可以有效地降低代谢设备，以帮助维持如此高水平的耐力活动。“无论机制如何，TEE和代谢范围的减少对于使他们完成跑步至关重要，”研究人员指出。

由此得到的代谢范围随时间变化的L形图表说明了运动员的能量消耗是如何开始的，然后以基础代谢率的2.5倍下降和变平。“这是能量消耗受限的一个很好的例子，身体在长时间内维持极高水平能量消耗的能力有限，”共同作者Caitlin Thurber博士说。“你可以冲刺100米，但你可以慢跑几英里，对吗?这也是如此，“蓬特说。

所有耐力赛都获得了相同的形状图，无论运动员是在南极冰冻的条件下运送雪橇，还是在环法自行车赛的夏季骑山。在非常不同的环境条件下的这种一致性挑战了一个先前提出的理论，即耐力与调节体温的能力有关。

有趣的是，耐力运动员表现出的最大可持续能量消耗仅略高于孕妇和哺乳期妇女的代谢率，这一比例达到BMR的2.2倍，作者指出。这表明，对最终耐力能力施加最高限制的相同生理限制也是生殖方面的基础，例如子宫内的胎儿生长。

作者推测，从他们的耐力事件数据和过度喂养研究的结果来看，卡路里燃烧的限制因素是消化系统吸收和处理营养素的能力。他们写道：“来自过度喂养研究的体重变化数据与耐力研究的重量变化数据的一致性表明，对能量摄取的共同抑制限制会限制广泛的活动。”

“无论生理机制如何，SusMS与持续时间之间的密切关系揭示了一个共同的基础框架，它将人类从探索，运动和繁殖中的各种持久耐力努力联系起来，”他们总结道。“SusMS与持续时间之间的关系在约2.5倍的BMR下变平，表明人类习惯性代谢范围(通常称为”体力活动水平“)的代谢上限。

据研究人员所知，没有人能够达到超出这个限度的水平。“所以我认为这对精英耐力运动员来说是一个挑战，”Pontzer评论道。“当你被证明是错误的时候，科学是有效的。也许有人会在某一天突破那个天花板，向我们展示我们所缺少的东西。