祖先賜你的跑步之力

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就算你廢宅多年，你的細胞仍然已經準備好讓你跑一場馬拉鬆了。根據最近的研究，人體內的每個細胞都攜帶著可能有助於優化肌肉用於長距離運動的突變。

人類和黑猩猩之間已知最古老的遺傳差異之一可能有助於古代原始人類 - 現在是現代人類 - 在遠距離跑步方面表現更出色。為了解突變是如何運作的，科學家們檢查了那些經過基因工程改造的小鼠肌肉。在嚙齒動物中，通過突變可以提高工作肌肉的氧氣水準，增加耐力並減少整體肌肉疲勞。研究人員推測這種突變可能在人體內起作用。研究結果發表在本周的皇家學院報告B系列中。

許多生理適應性使人類擅長長跑 - 比如進化出來的長腿、出汗的能力以及我們失去的皮毛，都有助於提高我們的耐力。有了這一新發現，研究人員相信他們「找到了人類這一不同尋常變化的第一個分子基礎，」該研究的主要負責人 Ajit Varki 這樣說道，他也是加州大學聖地亞哥分校細胞與分子醫學博士研究員。

CMP-Neu5Ac羥化酶(簡稱CMAH)基因在大約兩三百萬年前在我們的祖先中發生突變，當時原始人類開始離開森林尋找牧草並在廣闊的大草原上捕獵。Varki說，這是我們現代人和黑猩猩之間最早的遺傳差異之一。在過去的20年裡，Varki和他的研究團隊一直使用老鼠將突變與其他對人體的影響聯繫起來，包括更嚴重的肌肉萎縮症和炎症癥狀，這些癥狀會增加吃紅肉的癌症風險。

哈佛大學的古人類學家丹尼爾·利伯曼說：「我們已經發現了很多與跑步相關的基因，」他沒有參與這項研究，但已經對人類進化和跑步進行了廣泛的研究。「但這是我所知道的第一個基因，它確定了一個衍生特徵，這是一個新特徵，並且有化石證據證明我們在那時就開始跑步了。」

但並非所有研究人員都相信該基因在人類進化中的作用。加州大學河濱分校專門研究進化生理學的生物學家泰德·加蘭警告說，在這個階段，這種聯繫仍然是「純粹的推測」。「我對這在人類進化的方面持懷疑態度，但毫無疑問，這對肌肉有所幫助，」加蘭說，僅僅觀察這種突變出現的時間序列就說這個特定的基因在跑步的進化中發揮了重要作用是不夠的。

CMAH突變通過改變構成人體的細胞表面起作用。「體內的每個細胞都完全覆蓋著大量的糖類，」Varki 說道。CMAH通過編碼唾液酸來影響這種糖表面。由於這種突變，人類在其細胞的糖林中只有一種唾液酸。許多其他哺乳動物，包括黑猩猩，有兩種類型的酸。這項研究表明，細胞表面酸的這種變化會影響氧氣輸送到體內肌肉細胞的方式。

在這個實驗中，Varki實驗室的研究生Jonathan Okerblom使用了一組對照組，其中常規基因編碼了兩種類型的酸，還有一組具有人類突變的小鼠。研究人員比較了老鼠在輪子上訓練前後跑步機上跑步的情況。從一開始，具有CMAH突變的小鼠可以比對照組跑得更遠和更快。通過訓練，他們的競爭優勢甚至更大 - 比沒有這種突變的老鼠跑得快12％、遠20％。

在跑步機測試後，加州大學聖地亞哥分校的生理學研究科學家艾倫·布林檢查了小鼠的肌肉，發現那些有突變的並沒有像普通老鼠的肌肉一樣快速疲勞。此外，缺乏CMAH基因的嚙齒動物在細胞水準上更有效地使用氧氣，並且有更多的毛細血管向其肌腿部提供氧氣。

加蘭說，這種突變對肌肉耐力的影響很有意思，但我們不能認為這種特殊的突變對於人類進化為長跑運動員來說是「必不可少的」；「如果這種突變從未發生過，也可能會發生其他的一些突變。」

為了證明CMAH與人類進化之間的關係，加蘭說研究人員需要研究其他動物的耐力，如狗、鹿或鴕鳥，這些動物都用自己的肌肉長途跋涉，看看在它們中是否能找到影響類似的突變。他也想看一看在其他老鼠身上重複實驗的結果，這些老鼠具有高水準的耐力，試一試效果是否成立。

利伯曼說說，了解我們的身體如何進行體育鍛煉不僅可以幫助我們解答有關我們過去的問題，還可以幫助我們找到改善未來健康的新方法。許多疾病，如糖尿病和心臟病，都可以通過鍛煉來預防。「我們需要弄清楚如何整理這些途徑來幫助對抗疾病。」

你不用真的跑馬拉松來充分利用細胞的跑步能力。為了保持適當的整體心血管健康，美國心臟協會建議每天進行約30分鐘的中度強烈活動。但如果您確實感受到了測試身體極限的愉♂悅，那麼請記住，生物學是支持你這樣做的。

本文譯自 popsci，由譯者 HW 基於創作共用協定(BY-NC)發布。