Inteligencja to luksus energochłonny – przypomniała nam o tym pojawienie się sztucznej inteligencji. Ludzki mózg nie jest wyjątkiem.
Chociaż mózg stanowi tylko około dwóch procent masy ciała, w spoczynku zużywa jedną piątą energii organizmu – w porównaniu do mniej niż połowy u innych naczelnych. Pięcioletnie dziecko poświęca 66 procent swoich potrzeb energetycznych na mózg.
To tylko kwestia czasu, zanim „najlepszy napastnik świata” wróci do Londynu
Jak nasi przodkowie zdołali sfinansować rachunki za energię dla swoich wyjątkowo dużych mózgów? Często podawane jest jedzenie większej ilości mięsa jako rozwiązanie. Ale jest jeden haczyk: mózg polega na rodzaju paliwa, którego nie ma w mięsie: glukozie.
Nasze nowe badanie, opublikowane w Science, pokazuje, że węglowodany stanowiły ponad połowę naszych całkowitych potrzeb energetycznych na przestrzeni czterech milionów lat ewolucji. To odkrycie daje ważne wskazówki, dlaczego dziś pragniemy słodkich potraw – i jak możemy jeść zdrowiej.
Rola mięsa
Wielu antropologów przypisuje spożywaniu mięsa stymulację rozwoju dużego mózgu. W końcu potrzebne były narzędzia, by rozczłonkować padliny i uzyskać dostęp do bogatego w tłuszcz szpiku kostnego wewnątrz szkieletu.
Białko i tłuszcz w owocach i liściach są rozcieńczone i wymagają godzin żucia, podczas gdy produkty zwierzęce to gęste źródła, które można szybko spożyć. Szpik kostny jest bogatym źródłem niezbędnych kwasów tłuszczowych.
Ale ludzie tak naprawdę nie potrzebują więcej białka jako proporcji energii niż inne naczelne. Nasze coraz większe mózgi i wysokie wskaźniki rozmnażania potrzebowały kalorii węglowodanowych (występujących w roślinach, ale nie w mięsie), podczas gdy nasze wyższe i cięższe ciała potrzebowały kalorii tłuszczowych, by poruszać dużymi mięśniami.
Chociaż organizm może syntetyzować glukozę z prekursorów, takich jak aminokwasy, proces ten jest ograniczony i energetycznie nieefektywny. Istnieją też ograniczenia w używaniu wyłącznie białka jako paliwa – na przykład może to prowadzić do rodzaju zatrucia zwanego „głodem królików”.
Minimalna ilość węglowodanów w diecie była konieczna. Nasze nowe badania pokazują, że cukier w owocach i miodzie był źródłem przez dużą część ewolucji.
Czytaj dalej Główny Inspektor ds. Zdrowia: Nowe badanie: Kawa może znacząco zmniejszyć ryzyko poważnych chorób wątroby
Modelowanie starożytnych diet
Modelowaliśmy dietę hominisów – grupy złożonej z ludzi i naszych bezpośrednich przodków – na przestrzeni czterech milionów lat ewolucji.
Najpierw obliczyliśmy całkowite zapotrzebowanie na glukozę w narządach i tkankach, które wykorzystują ją jako główne źródło energii. Poza mózgiem, czerwone krwinki i nerki potrzebują glukozy.
Potem wzięliśmy pod uwagę potrzeby reprodukcyjne. Płód i łożysko wykorzystują glukozę nie tylko jako źródło energii, ale także jako składnik strukturalny rosnących tkanek. Synteza DNA, RNA i błon komórkowych nerwowych wymaga glukozy. Podczas karmienia piersią kobiety spożywają około 80 gramów glukozy dziennie, aby produkować cukier zawarty w mleku matki.
Następnie modelowaliśmy dostępność makroskładników – węglowodanów, tłuszczów i białek – z pożywienia, zaczynając od małej, wczesnej małpy znanej jako Lucy (Australopithecus afarensis).
Ten nasz wczesny przodek chodził na dwóch nogach i prawdopodobnie był specjalistą od dojrzałych owoców, tak jak szympansy dzisiaj. Ponad dwie trzecie jej energii pochodziły z naturalnie występujących cukrów. W rzeczywistości niektórzy badacze uważają, że jedzenie owoców – diety charakteryzującej się owocami – zapoczątkowało rozwój dużych mózgów. W lasach tropikalnych potrzeba było dobrej zdolności rozpoznawczej, by pamiętać, kiedy i gdzie dojrzewają najlepsze owoce – oraz strategicznego myślenia, by pokonać ptaki i innych konkurentów.
Zakończyliśmy od znanej diety współczesnych łowców-zbieraczy w gorącym klimacie. W sześciu krokach zwiększyliśmy udział produktów zwierzęcych – z pięciu procent kalorii do 35–50 procent.
Około milion lat temu opanowanie ognia pozwoliło gotowanej skrobi – która, w przeciwieństwie do surowej, łatwo może być trawiona do glukozy – zastąpiła część cukru. Stosunkowo niedawno, około 100 000 lat temu, skrobia w zbożach stała się bardziej dostępna dzięki kamieniom młyńskim i kominkom.
Lekcje dotyczące nowoczesnych diet
Czy wczesni hominini otrzymywali wystarczająco dużo węglowodanów, by zaspokoić niezmienne potrzeby mózgu i innych tkanek? Tak, jeśli byłeś mężczyzną – ale ledwo jeśli byłeś kobietą w ciąży.
Kiedy porzuciliśmy środowiska tropikalne na rzecz zimnych i suchych terenów, spożycie węglowodanów stało się restrykcyjne. Roślin było pod dostatkiem, białka i szpiku kostnego – ale owoce i miód były sezonowe.
Przypuszczamy, że ograniczony dostęp do węglowodanów został wybrany ze względu na geny powodujące wyższy poziom cukru we krwi. To poprawiłoby wzrost płodu i jego przyszłe przetrwanie. Dziś te same geny prawdopodobnie predysponują nas do cukrzycy typu 2 i chorób sercowo-naczyniowych. Diety niskowęglowodanowe mogą więc być przydatne w określonych kontekstach klinicznych.
Jednak nasze wyniki dostarczają ewolucyjnego wyjaśnienia, dlaczego zdrowi ludzie potrzebują około połowy swojej energii jako węglowodanów. Dają nam też wgląd w to, dlaczego ludzie pragną słodyczy – przyjemny sygnał na języku, który miliony lat temu zachęcał do jedzenia zasilającego zarówno ciało, jak i umysł.
Cukry są zasadniczo wysoce reaktywnymi cząsteczkami, ale w naturze są związane z antyoksydantami i innymi związkami, które zmniejszają uszkodzenia wewnątrz komórki. Idealnie byłoby spożywać je w takiej formie – na przykład owoców – zamiast rafinowanego cukru.
Czytaj dalej na Capitol: Vålerenga sprzedaje Filipa Thorvaldsena do FC Twente za rekordową kwotę