Ograniczenia są nie tylko w głowie: ustalono limit ludzkiej wydolności

Umiejętność przekraczania kolejnych barier organizmu nie oznacza, że można to robić w nieskończoność — tamę stawiają jego możliwości. Badanie wydatku energetycznego podczas jednych z najdłuższych na świecie, najbardziej wyczerpujących wydarzeń sportowych przeprowadzone przez naukowców z Duke University sugeruje, że niezależnie od aktywności, każdy osiąga ten sam limit metaboliczny, prawdopodobnie z powodu ograniczeń zdolności przewodu pokarmowego do rozkładania pożywienia.

Ze wspomnianych badań wynika, że jeśli chodzi o aktywność fizyczną uprawianą regularnie i przez długi czas, ludzie mogą spalać kalorie tylko 2,5 raza szybciej niż w spoczynku. Tego limitu nie zdołali przekroczyć nawet najszybsi ultramaratończycy świata. Tym sposobem naukowcom udało się zidentyfikować próg ludzkiej wytrzymałości. Odkryli oni mianowicie, że poza progiem 2,5-krotności spoczynkowego tempa metabolizmu, ciało zaczyna rozkładać własne tkanki, aby zrekompensować deficyt kaloryczny.

Jednym z wyjaśnień tego ograniczenia może być zdolność przewodu pokarmowego do rozkładania pożywienia. Mówiąc prościej, jedzenie w większych ilościach niekoniecznie przełoży się na większą siłę i wydolność. Liczba kalorii, które jelita mogą efektywnie absorbować dziennie jest ograniczona możliwościami ludzkiego organizmu. Wyniki wspomnianego badania ukazały się w internetowym wydaniu czasopisma „Science Advances”.

Ludzka wydolność i maksymalny limit spalanych kalorii

W celu wykonania badania zespół zmierzył dzienne spalanie kalorii przez grupę sportowców obu płci, którzy przez 6 miesięcy biegali 6 maratonów tygodniowo w ramach imprezy sportowej 2015 Race Across the USA obejmującej trasę biegową o długości 3000 mil prowadzącą z Kalifornii do Waszyngtonu. W tym czasie zespół przekroczył także inne kamienie milowe ludzkiej wytrzymałości, w tym nieprzerwany bieg przez 100 mil i wystawienie się kobiet na taki wysiłek w ciąży. Kiedy wykreślili dane w czasie, znaleźli krzywą w kształcie litery L. Wydatki energetyczne sportowców początkowo były stosunkowo wysokie, ale nieuchronnie spadły i spłaszczyły się przy 2,5-krotności bazowego tempa ich podstawowej przemiany materii do końca wydarzenia.

Analizie poddane zostały również próbki moczu zebrane podczas pierwszego i ostatniego etapu wyścigu po USA. Po 20 tygodniach regularnych maratonów sportowcy spalali o 600 mniej kalorii dziennie niż oczekiwano na podstawie ich przebiegu. Odkrycia sugerują zatem, że organizm może „zmniejszyć” swój metabolizm, aby utrzymać się w zrównoważonym poziomie.

Wydolność organizmu kontra szybkość

Zdaniem naukowców jest to świetny przykład ograniczonego wydatku energetycznego, w którym ciało ma ograniczoną zdolność do utrzymywania wyjątkowo wysokiego poziomu zużycia energii przez dłuższy czas. Ta sama zasada dotyczy sprintu i biegów długodystansowych — w pierwszym przypadku zużywane jest maksimum energii na samym początku, a w drugim rozkłada się ona tak, by biec wolniej, ale dłużej. Wszystkie wyścigi wytrzymałościowe miały tę samą krzywiznę w kształcie litery L, bez względu na to czy zawodnicy ciągnęli 500-funtowe sanie po Antarktydzie przez wiele dni w temperaturach poniżej zera, czy latem przemierzali na rowerze Tour de France. Odkrycie to podważa pomysł zaproponowany przez poprzednich badaczy, że wytrzymałość człowieka jest powiązana ze zdolnością regulowania temperatury ciała.

Naukowcy odkryli, że jednym z czynników ograniczających wydolność wytrzymałościową jest proces trawienia — umiejętność organizmu do przetwarzania żywności i wchłaniania kalorii oraz składników odżywczych w celu napędzania procesów fizycznych.

Co ciekawe, maksymalny zrównoważony wydatek energetyczny występujący wśród sportowców wytrzymałościowych był tylko nieznacznie wyższy niż tempo przemiany materii utrzymywane przez kobiety w czasie ciąży. Sugeruje to, że te same fizjologiczne granice, które hamują biegaczy przed pokonywaniem kolejnych rekordów, mogą również ograniczać inne aspekty życia, takie jak np. to, że dość duże dzieci rosną w łonie matki. Jak wynika z wiedzy naukowców, nikt nigdy nie osiągnął stałego poziomu powyżej tego limitu, co może stanowić wyzwanie dla najbardziej zaawansowanych sportowców wytrzymałościowych. Być może z czasem się uda, co postawi przed naukowcami kolejne wyzwanie i pytanie: jak do tego doszło?

Badania te były wspierane przez Hunter College, Loyola Medical School, Grand Valley State University, Purdue University, Chinese Academy of Sciences (XDB13030100), Thousand Talents Plan oraz Wolfson Research Merit Award z Royal Society of the United Kingdom.

Bibliografia  zwiń/rozwiń

  1. C. Ocobock, C. Thurber, L. R. Dugas i in., Extreme events reveal an alimentary limit on sustained maximal human energy expenditure, „Science Advances”, nr 5 (6) 2019.

Podziel się: