医学进展
2016年11月号
卷首语
医学进展

代谢越快,脑容积越大

作者:马驰

美国纽约亨特学院的研究人员通过对人类和不同种类的猩猩进行对比研究发现,与其他灵长类动物相比,人类的代谢速率更快,消耗的能量更多,而且大脑容积也更大。突显了人类大脑皮层“进化的最高成就”。

在生物的生命历程中,由于可供分配的资源有限,在提高一种特征优势的时候,另一种特征的优势将降低,这就需要维持一种平衡。例如,体形较大的幼体往往生长慢,最后长成体形较大的成年体;而体形较小的幼体往往成长快,最后长成较小的成年体。在灵长类动物中,这种权衡框架已经被放大,需要考虑生长需要的能量和维持大脑所需要的能量。

为了验证人类在不牺牲生理机能和不缩短寿命的前提下,通过加快代谢率,给更大的大脑提供能量、加快繁殖这一假设,美国纽约亨特学院的研究人员对人类和类人猿之间总能量消耗(total energy expenditure,TEE)和基础代谢率(basal metabolic rate,BMR)的不同进行了相关研究。

研究人员在不同灵长类动物中测量总能量消耗,包括成年黑猩猩(n=27)、倭黑猩猩(n=8)、西部低地猩猩(n=10)和红毛猩猩(n=11),然后将这些数据同成年人的数据进行对比(n=141)。研究发现,人类每天消耗的总能量比其他灵长类动物要高。TEE的不同有34%是因为去脂体重引起的,27%是因为种属差异引起的。人类总能量的消耗比其他灵长类动物分别高出大约400千卡/天635千卡/天和820千卡/天,正好这部分能量可以供给更大的大脑容量和繁殖。实际上高出的能量消耗来自更高的基础代谢率,包括机体代谢活动。代谢率的提高以及能量分配的改变,对人类脑大小和生活史的进化至关重要。(作者:马驰)

参考文献:Nature 2016;533:390-392

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