已落下帷幕的北京及伦敦奥运是一场对人类为完成特定任务而具备的身心潜能的展示和庆祝盛会。可就在我们将身体的运动极限推向新高度的同时，现代疾病如肥胖、糖尿病、精神病和神经退行性疾病也达到了前所未有的水平。
人类运动能力的日益精进却伴随着疾病易感性的上升，这一现代悖论发人深思。2010年英国格拉斯哥的运动会议上，Noakes出席了。他是一名运动科学家，参加过70多场马拉松和超长马拉松比赛。他的研究数据表明，人类在奔跑时展现出来的无与伦比的散热能力可能是人类从树居灵长类中进化分离出来的关键因素。在此次会议上，药理学家Spedding做了一份报告，主题是压力如何增加精神疾病风险。他作为一名竞技型跑步运动员已有40多年之久，跑步总程超过10万公里。他的哥哥Charlie还是英国马拉松记录的保持者。Noakes和Spedding认识之后开始互发电子邮件。最终，这些电子邮件勾勒出了本文的理论。
经过数百万年，人类从树栖类人猿进化成具有优秀运动天赋的智人。简单地说，我们会奔跑了。当早期人类的骨骼和代谢急剧变化时，大脑也同时发生了巨大的改变。这些变化使我们依赖身心运动来保持大脑的健康。运动不只是锻炼肌肉，它还会激活我们的大脑，尤其是通过增加神经元连接数量的方式。
如今大多数人生活的环境已不再需要追逐猎物来满足肉食需求。对许多人来说，运动不再是日常生活中不可或缺的组成部分，这种生活方式导致现代疾病的泛滥。但运动不仅仅影响一般健康状况，它还通过分子机制提醒我们——自己到底是谁。没有运动，我们便处于肥胖、糖尿病以及诸如精神障碍、老年痴呆和暴力行为等导致大脑功能受损的进展性疾病风险中。
散热和出汗
现代人的祖先是杂食性的类人猿，它们的身体更适合树栖而不是在开阔地带狩猎。在过去的几百万年中，气候发生了急剧变化，非洲从树木繁茂的生态系统变成了一望无际的草原。我们的祖先陷入了森林退化的窘境，他们必须适应没有树的日子。200万年前，他们进化出支持行走和奔跑的骨架，部分原因是为了能持续几小时地追逐猎物。
100万年前，狩猎武器只有简单的石头或尖棒。最好的武器是耐力，猎手们为了拖垮他们的猎物，逐渐进化，最终具备了适应于长距离奔走的机能，在草原上追逐着猎物飞奔。因为四足动物不能一边奔跑一边喘气散热，所以人类捕猎者可以让猎物最终热到休克，因此只需非常简单的武器就能捕杀到动物。
人类的散热能力源自我们体毛的缺乏和经口呼吸的能力，还有高达每小时三升的出汗速率，这些都比喘气散热有效得多。在一场3小时的狩猎或者马拉松中，人的体重会降低10%，并且安全无害。
与此同时，为了长时间跟踪猎物，猎手们还需要制定计划和辨别方位。此外，为了分隔猎物，他们还需相互交流以便团队合作。原始的狩猎－采集社会需要非家庭成员间的互动，因此需要高超的社交技巧。在相对较短的时间里，我们祖先的骨骼、大脑、空间跟踪、沟通交流和散热能力都发生了戏剧性的变化，使他们能够适应一个完全不同的环境。他们进化出了更长的腿、更短的脚趾、更长的跟腱、更宽的肩膀和更强壮的臀肌以利奔跑。此外，他们还进化出更大的承重关节在支持长程奔跑的同时又避免了太大的伤害。
那时的人类很可能比祖先具有更强大的代谢能力，这可以通过摄取和利用氧气的能力（VO2max）加以衡量。人类是唯一具备足够有氧代谢能力支持长跑的灵长类动物。这种能力是迁徙性有蹄类动物（马、牛羚）和群居性食肉动物（鬣狗、狼）所不具备的。人类已经从VO2max低的动物中分离进化出来，现代耐力项目运动员的最大摄氧量接近每分钟每公斤体重90毫升。
即使运动已不再是一些人生活的核心部分，它对我们的基础代谢仍然起着重要作用。例如，持久性狩猎活动使人类进化出超强的节钠保水能力，应对人体内钠或水短缺的状况。
有种蛋白质可能对这些巨大的心理及生理变化起到重要作用：脑源性神经营养因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）。BDNF主要作用于中枢神经系统中某些特定的神经元，能够促进神经元的存活及生长，并能够促进神经元和突触的分化。它主要分布在中枢神经系统，但在周围神经系统、内分泌系统、骨以及软骨组织都有分布。BDNF分泌随着运动和游戏会增加，并能塑造大脑的发育。
虽然一些研究关于运动对大脑的益处有不同的结论，但总体上认为，经常锻炼有认知上的好处。有研究表明，锻炼具有抗抑郁效果，甚至能抵消阿尔兹海默症的影响：一项研究证明，锻炼可以增加大脑海马容量。但要想描摹出运动对认知效应的清晰图像还需要更多的数据。目前，运动对阿尔兹海默症和精神分裂症影响的临床试验正在进行中。
生命在于运动
运动的益处至少有一部分是由BDNF介导的。首先，运动增加了循环系统中的BDNF，这一定程度上是由于神经肌肉接头处的BDNF释放到了血液中。在肌肉中，BDNF可以增加蛋白质的合成和脂肪的代谢，这是运动的主要目标。缺乏BDNF的小鼠会变得肥胖，并且BDNF和2型糖尿病间存在强负相关。众所周知，2型糖尿病最好的治疗方案是锻炼和正确的饮食习惯。
在大脑中，BDNF能增加神经连接并对记忆存储起重要作用；BDNF能对下丘脑、体重控制和能量平衡起作用；它还能激发线粒体——细胞的发动机——更有效地利用氧气。
由于人类需要更多的脑力来追踪猎物，BDNF的增加可能有助于海马和前额叶皮层的构建，这是大脑空间映射、决策制定和情绪控制的关键区域，前额叶皮层还与精神病密切相关。巧合的是，在应激、精神障碍和阿兹海默症的动物模型中，海马和大脑皮层区域的BDNF是降低的。
运动对健康的好处不仅仅来源于BDNF的效应，因为糖尿病和肥胖还有其他多方面的原因。重要的是，现代饮食已经与我们祖先的全食谱相去甚远，如今食物本身已可以独立引发肥胖和炎症，抵消了运动的许多好处。
缺乏运动会有多方面的、长期的破坏性影响，特别是再加上不良的饮食习惯。在学校和运动俱乐部中设立简单的运动计划，也许是在身心健康方面最具性价比的社会投资。运动可能是便宜的，但忽视它的代价是高昂的。
（作者：程明、贺利军）
参考文献：《Nature》2012;487:295-296