Nevidna roka
Hadzi so ljudstvo iz Tanzanije.
Vse kar počne naše telo – rast, premikanje, zdravljenje, razmnoževanje – zahteva energijo, zato je razumevanje, kako porabljamo energijo, prvi, temeljni korak pri razumevanju delovanja našega telesa.
Energija je valuta življenja, brez nje si mrtev. Naše telo je sestavljeno iz približno 37 bilijonov celic. Vsakih štiriindvajset ur skupno porabijo toliko energije, da bi z njo lahko zavreli približno trideset litrov ledeno mrzle vode.
Devetletni otroci porabijo 2000 kalorij, pri odraslih je to bližje 3000 kalorijam.
Kam gre maščoba, ko jo pokurimo z vadbo? Večino jo izdihamo kot ogljikov dioksid, majhen del pa se spremeni v vodo.
Petsto let evolucije je naredilo naše presnovne motorje neverjetno dinamične in prilagodljive. Zato več gibanja ne pomeni nujno več porabljene energije na dan in večja poraba energije ne varuje pred debelostjo.
Človeški tempo življenja je vse prej kot običajen. V živalskem svetu smo po svoji življenjski zgodovini – hitrosti odraščanja, razmnoževanja, staranja in umiranja – izredni posebneži. Živimo v počasnem spreminjanju.
Glavna metoda za ugotavljanje BMR (osnovna presnovna stopnja) se imenuje metoda dvojne označene vode in temelji na izotopih. Poraba energije se med sesalci močno razlikuje. Orangutani porabijo manj kalorij kot ljudje. Njihovi presnovni motorji so se razvili tako, da delujejo počasi in varčujejo z gorivom, da bi se izognili izčrpanosti in smrti.
Razlika med BMR in skupno dnevno porabo je posledica velikosti možganov primatov (možgani porabijo veliko energije). Možgani, prebavila in jetra so energijsko dragi organi.
Poraba energije se je razvijala z roko v roki z velikimi spremembami v prehrani ter načinih njenega pridobivanja, priprave in delitve. Hitrejša presnova je zahtevala večjo sposobnost shranjevanja maščob.
Kaj pravzaprav je presnova
Metabolizem – grško sprememba – zajema vse delo, ki ga opravljajo naše celice. Veliko večino tega dela predstavlja črpanje molekul skozi celične membrane (njihove stene) in pretvorbo ene vrste molekul v drugo.
Ena kalorija je opredeljena kot energija, ki je potrebna za segrevanje enega mililitra vode za eno stopinjo. Ko govorimo o kalorijah v hrani, v resnici govorimo o kilokalorijah ali 1000 kalorijah.
Hitrost, s katero celica opravlja svoje delo, določa presnovno stopnjo (hitrost presnove), to je energijo, porabljeno v eni minuti. Če seštejete delo vseh celic v svojem telesu, dobite presnovno stopnjo svojega telesa, torej energijo, ki jo porabite vsako minuto.
Ogljikovi hidrati imajo tri osnovne oblike: to so sladkorji, škrob in vlaknine. Vlaknine imajo pomembno vlogo pri uravnavanju prebave in absorpciji sladkorja. Škrobi so preprosto skupek molekul sladkorja, ki so povezane v dolgo verigo.
Prebava škroba se začne v ustih z encimom v slini, imenovanim amilaza. Encimi so beljakovine, ki razgrajujejo molekule ali pospešujejo kemične reakcije. Trebušna slinavka, poleg inzulina, proizvaja tudi mnoge druge encime.
Ogljikovi hidrati so energija.
Potek poti maščob je dokaj preprost – prebavijo se v maščobne kisline in gliceride, nato pa se ponovno zgradijo v maščobo v telesu, ki na koncu zgori za energijo. Razbitje velikih kep maščob na mikroskopske koščke ni mogoče samo z vodo. Evolucijska rešitev. Žolč. To je snov, ki omogoča prebavo maščob.
Majhen delež maščob, ki jih zaužijemo, se uporabi za gradnjo struktur, kot so celične membrane, mielinske ovojnice, ki obdajajo naše živce, in deli možganov.
Beljakovine niso primarni vir energije. Njihova glavna vloga je gradnja. Prebava beljakovin se začne v želodcu z encimom pepsinom, ki začne razgrajevati beljakovine. Vse beljakovine se prebavijo do ravni svojih osnovnih gradnikov: aminokislin.
Gradnja beljakovin iz aminokislin je ena glavnih nalog DNK. Iz aminokislin nastajajo tudi številne druge molekule, kot sta adrenalin in serotonin. Beljakovine zagotovijo približno 15 odstotkov naših dnevnih kalorij.
V vseh bioloških sistemih, vključno z našim telesom, ima energija eno osnovno, skupno obliko: adenozin trifosfat ali ATP. En gram ATP vsebuje približno petnajst kalorij energije. Človeško telo ima v vsakem trenutku le približno petdeset gramov ATP. To pomeni, da vsaka molekula več kot tri tisočkrat na dan preide iz ADP v ATPP in nazaj.
Najprej se glukoza pretvori v molekulo imenovano piruvat. Ta proces se napaja z dvema molekulama ATP, nastanejo pa štiri. Ta stopnja je anaerobna, ker ne potrebuje kisika. Nato se piruvat pretvori v laktat. In ta spet nazaj v piruvat, ki se uporabi za gorivo. Če se laktat kopiči se spremeni v mlečno kislino. Druga stopnja potrebuje kisik in je aerobna. Če je dovolj kisika potem piruvat potegne v mitohondrij. Tam se pretvori v acetil koencim A.
Zapletena koreografija elektronov in vodikovih ionov, ki plešejo vzdolž notranje membrane, imenovana oksidativna fosforilacija, je glavni generator energije, ki poganja naše telo.
Če kurimo veliko maščob se del nastalega acetil CoA pretvori v molekule imenovane ketoni.
Življenje potrebuje energijo in prvi sistem za gorivo, ki se je razvil na našem planetu, je bila fotosinteza. Prve bakterije sposobne za uporabo sončne energije so za fotosintezo uporabljale vodik in žveplo namesto vode.
Kisik je pomemben zaradi svoje sposobnosti, da krade elektrone.
Koliko me bo to stalo?
V ekonomiji življenja so valuta kalorije. Evolucija je brezsrčen računovodja: ob koncu življenja je pomembno samo, koliko preživelih potomcev je ustvaril dani organizem.
Merjenje porabe kisika in količine CO2 je uveljavljen pristop za merjenje kalorij.
Energijski izdatki so pogosto izraženi v metabolnih ekvivalentih (presnovnih ustreznikih) ali MET.
- Energijski stroški hoje so 0,49 x teža v kg – to je kcal na km.
- Energijski stroški teka so 0,94 x teža v kg – to je kcal na km.
- Energijski stroški plavanja so 2,73 x teža v kg – to je kcal na km.
- Energijski stroški kolesarjenja so 0,15 x teža v kg – to je kcal na km (pri hitrosti 24 km/h).
- Pri vzpenjanju so stroški 0,0011 x teža v kg – to je kcal na 30 cm.
Pri hitrosti približno 8 km/h energijski stroški hoje presežejo stroške teka. Pri tej hitrosti je dejansko ceneje teči kot hoditi.
Trening in tehnika imata le skromen vpliv na stroške gibanja.
BMR (bazalni metabolizem je stopnja porabe energije, izmerjena zgodaj zjutraj, ko ležimo s praznim želodcem in v okolju s prijetno temperaturo.
- Malčki (do 3): 60 x teža – 30
- Otroci (od 3 do pubertete): 22 x teža + 511
- Ženske: 11 x teža + 607
- Moški: 15,5 x teža + 551
Mišice pri moškem predstavljajo približno 42 % teže, ampak le 16 % BMR. Srce prispeva približno 12 % BMR. Ledvice približno 9% – prečrpajo 180 litrov krvi. Jetra 20 %. Prebavila 20 %. Možgani 20 % (razmišljanje je poceni, učenje je drago – glede uporabe energije).
Pri ljudeh je termonevtralno območje med 23 in 33 stopinjami.
Število kalorij na dan strmo narašča pri majhnih živalih, pri večjih vrstah pa je krivulja položnejša. To je Kleiberjev zakon presnove (Max Kleiber). Čim počasnejše neka vrsta porablja energijo, tem dlje živi.
Skupno število srčnih utripov v življenju je približno enako pri vseh vrstah. Vsi naredimo približno milijardo srčnih utripov.
Raven vaše dnevne aktivnosti nima skoraj nobenega vpliva na število kalorij, ki jih dnevno pokurite.
Nathan Lifson je vpeljal metodo dvojno označene vode, ki uporablja devetrij in kisik-18. S to metodo smo končno dobili natančne in zanesljive podatke o dnevni porabi energije pri ljudeh. Glavna vplivneža na porabo sta velikost in sestava telesa.
Kako so se ljudje razvili v najprijaznejše, najsposobnejše in nadebelejše opice
Dmanisi je najzgodnejše najdišče fosilov hominov zunaj Afrike. Star naj bi bil 1,8 milijona let.
Homini iz Dmanisija so si hrano delili.
Velika prehranska inovacija, ki je spremenila presnovo in našo evolucijsko usodo, ni bila hrana, ki so jo homini jedli, ampak hrana, ki so jo dajali drugim.
Bolj kot moški lovec ali ženska nabiralka smo človek delivec. Ljudje smo družabni nabiralci. Redno prinašamo domov več, kot potrebujemo, z namenom, da to podelimo svojih skupnosti.
Deljenje, pamet in vzdržljivost, ključne sestavine homininskega skupnega pridobivanja hrane, so bili močna kombinacija.
Sestavni del medsebojnega deljenja in izrazite družabnosti je naša nenasitna potreba po pripadnosti skupini. Zaradi delitve smo postali neverjetno velikodušni do članov svoje skupine, hkrati pa smo postali sposobni biti strahovito brezčutni in zlobni do tistih, ki to niso.
Ker potrebujemo večjo oskrbo s kalorijami, smo evolucijsko razvili sposobnost shranjevanja več maščobe. Odvisni smo od telesne aktivnosti. Brez nje zbolimo.
Presnovni čarovnik: nadomeščanje in omejevanje energije
Telo ohranja dnevno porabo energije v nekem ozkem razponu, ne glede na način življenja. Ta pogled na presnovo avtor imenuje »omejena dnevna poraba energije«.
To je očitno starodavna in razširjena evolucijska strategija. Naši presnovni mehanizmi se spreminjajo, da se prilagodijo povečanim stroškom dejavnosti, to pa na koncu ohranja dnevno porabo energije v ozkem oknu.
Delovanje hipotalamusa je algoritem. Spremenljivke pa so leptin, grelin, glukoza v krvi, polnost želodca in okus hrane.
Splošni izraz za vzdrževanje stabilnega delovanja vseh sistemov je homeostaza.
Edino, kar spreminja našo težo, je energijsko ravnovesje. To je neizogibna fizikalna stvarnost.
Resnične igre lakote: prehrana, presnova in človeška evolucija
Ljudje, ki so najbolj prepričani o prehrani naših prednikov lovcev in nabiralcev, so ljudje za malo izobrazbe ali strokovnega znanja.
Ljudje jedo vse, kar je na voljo, to pa je skoraj vedno mešanica rastlin in živali (in medu).
Pri večini ljudi, in v vseh človeških populacijah do pred deset tisoč leti, se gen za ustvarjanje laktaze, po koncu otroštva ponavadi izklopi.
Malo je dokazov, da so kalorije iz različnih virov boljše ali slabše. Ni načina, da bi shujšali, če ne zaužijete manj kalorij kot jih porabite, ne glede na to, iz česa so te kalorije sestavljene. Vse diete delujejo, če se jih držite.
Hrano imamo radi iz istega razloga kot vse drugo: sproži sisteme nagrajevanja v naših možganih.
Dobra strategija je, da se prehranjujemo z živili, ki nasitijo, so bogata s hranili, vendar ne vsebujejo veliko kalorij. Beljakovine, vlaknine in energijska gostota.
Teci za življenje
Naša potreba po gibanju je edinstvena. Naše telo deluje bolje, če se gibljemo. Vadba ne spremeni števila kalorij, ki jih dnevno pokurimo, spremeni pa način njihove porabe – to pa je bistvena razlika.
Vadba zmanjšuje vnetja in s tem tudi porabo energije za imunske odzive.
Telesna dejavnost spremeni način, kako možgani uravnavajo občutek lakote in presnovo.
Vadba je slabo orodje za doseganje izgube telesne teže, vendar očitno pomaga ohranjati izgubo telesne teže.
Energetika na skrajni ravni: meje človeške vzdržljivosti
Isti presnovni mehanizem, ki omejuje našo porabo v vsakdanjem življenju, določa tudi omejitve za naše najbolj ekstremne ambicije.
Fizično imamo verjetno še rezervo, možgani so tisti, ki ugasnejo sisteme. Telo se ne ustavi le, ko nam zmanjka goriva. Pomembna je tudi intenzivnost.
Energijski strošek dejavnosti (AEE) je variabilni del porabe energije. BMR ostaja stalen.
Nosečnost je najzahtevnejši ultramaraton.
Največja količina energije, ki jo telo lahko absorbira je približno 2,5 kratnik BMR. To je okoli 4.000 do 5.000 kalorij. Negativno energijsko bilanco lahko vzdržujemo le nekaj časa. Ne pa v nedogled. Pri dogodkih, ki trajajo dlje nas ne zavirajo možgani, temveč črevesje.
Isti mehanizem, ki omejuje našo športno vzdržljivost, določa tudi potek nosečnosti in omejuje dnevno porabo energije.
Homo energeticus: njegova preteklost, sedanjost in negotova prihodnost
Ogenj smo se naučili obvladati pred približno 400.000 leti. Njegov vpliv na našo prehrano in prebavo je bil velik. Energija iz zunanjega vira spremeni strukturo in kemijsko sestavo hrane in zmanjša njeno energijsko potratnost. Postali smo odvisni od zunanjega vira energije.
Mišice so pri pretvorbi presnovnega goriva v mehansko delo le približno 25 %.
Osnovno pravilo življenja je, da nobena vrsta ne more obstati če za iskanje hrane porabi več energije kot jo pridobi. Sesalci porabijo eno kalorij za 40 pridobljenih. Naše razmerje je 8 porabljenih za eno pridobljeno.
