人体奥妙：为什么有些人有御寒能力
一些职业运动员会在运动后进行冰浴来恢复体力。任何想在冬天保持健康的人都知道，寒冷的天气可以让人恢复活力。
能让人类祖先向北冒险的基因突变，可能也会给一些人带来体育竞技的优势。 玛蒂尔达•海伊（Matilda Hay）是一名休闲游泳运动员，她不在加热的游泳池或野外的冷水中游泳。虽然野外的冷水因其健康益处而备受赞誉，但并不是每个人都适合。海伊说：“我在野外游泳不能呆太久，只能坚持几分钟就跑出来。”“出于某种原因，我姐姐比我待的时间长得多。我觉得我们应对寒冷的方式不同。” 媒体引用的冷水游泳对心理健康有益的证据也少之又少。主要是基于对一名24岁女性的案例研究。为什么冷水这么受欢迎？海伊说的对吗，是不是有些人更善于应对寒冷？ 天气使我们的运动效能下降。在寒冷的天气中，肌肉代谢会变慢，需要更长的时间来保持绷紧，于是降低了快速行动力和身体产生的总能量（这可以通过良好热身来缓解）。 运动效能在寒冷天气中下降的原因有点复杂，主要是因为我们对寒冷的耐受性取决于基因、皮下脂肪水平和体型。一种说法是，当身体降温时，肌肉细胞释放能量的速度会降低。 但在寒冷天气里锻炼也有助改善心脏健康，增强免疫系统，并将白色脂肪细胞转化为褐色脂肪细胞，有助减轻体重。因此，如果操作安全，可以带来不错的健康益处。 有些人天生就有更好的御寒处理能力吗？ 说到在寒冷的天气里锻炼，一些人可能有优势。五分之一的人缺乏肌肉纤维蛋白α-肌动蛋白-3。这种基因突变揭示了人类的进化史，并解释了为什么一些现代运动员能在寒冷环境中取得成功，而另一些运动员却在起跑线上一动不动。 α-肌动蛋白-3有时被称为“速度基因”，在能量爆发和肌肉恢复时，它给运动员带来竞争优势，但在其他情况下可能就没那么有用了。 我们所有的骨骼肌都由两种纤维组成：慢肌纤维和快肌纤维。 匹兹堡大学的生理学家考特奈•邓恩-刘易斯（Courtenay Dunn-Lewis）说：“两种类型的肌肉都有纤维，但每种纤维的比例可能因肌肉和人而异。” 慢肌纤维负责较慢的有氧运动。这些纤维让我们站直，让头不会向前倾，让下巴不会放松，还推动身体进行更温和的运动，比如散步和慢跑。如果你做过瑜伽或冥想，教练指导你有意识地放松身体肌肉，你会知道有多少肌肉在潜意识地参与。这并不是肌肉“紧绷”，而是一种正常的身体机能，叫做“紧绷”，这一种缓慢收缩的肌纤维阻止跳动的方式。 另一方面，快速肌纤维在无氧呼吸下可以快速收缩，但更容易疲劳。只有当我们需要举起东西、跳跃、冲刺或在无氧运动中做爆炸性动作时，这些纤维才会发挥作用。蛋白质α-肌动蛋白-3只存在于这些快速收缩的肌肉纤维中。 “大约80%的优秀运动员的肌纤维要么是快收缩的（如果他们是力量运动员），要么是慢收缩的（如果他们是耐力运动员），”邓恩-刘易斯说。考虑到马拉松运动员长而苗条的体格，他们的主要慢肌纤维可能很小，但却能抵抗疲劳，并提供一公里又一公里的持久能量。这个人在给定的时间单位内消耗的能量也更少。 相比之下，美国足球运动员或曲棍球运动员有巨大的快收缩肌纤维，运动有力且速度快，但疲劳也相当快。拥有一种纤维80%的运动员只是天生幸运。对其他人来说，这个百分比接近50%的快跳和50%的慢跳，这是在出生时决定的。纤维类型严格由神经系统决定，不能通过运动来改变。 只有顶尖运动员的快肌纤维或慢肌纤维浓度高，这取决于他们的身体特质。 要想了解这两种纤维之间的区别，可以想想鸡肉。 鸡腿肉颜色深是因为慢肌纤维和肌红蛋白（一种与氧气结合的蛋白质，作为有氧呼吸的一部分将其输送到肌肉）密度更大。因为肌红蛋白富含铁元素（有点像血液），使肌肉呈现出暗红色。 其实，当你切牛排的时候，渗出来的红色物质是肌红蛋白，不是血液，血液的红色来自于相关的血红蛋白。 胸肉颜色较浅，因为它的快速肌纤维密度较高，所以肌红蛋白密度较低。鸡胸肌只在鸟儿拍打翅膀时短暂、剧烈、无氧爆发时才需要，而腿部则更经常被用到。 在人类身上，这种差异不那么明显。我们的肌肉由这两种纤维组成，数量各有不同。 这些纤维在保暖方面也起着重要作用。寒冷时，快速收缩肌肉纤维反复快速收缩——这就是颤抖。每一次微小的、快速的收缩都会在能量释放时令身体升温一点点。这是一种能量密集型的保暖方法，又快又有效。 “增加体热最有效的方法之一是肌肉收缩，”邓恩-刘易斯说。“在运动中，燃烧的70-80%的卡路里会产生热量。” 同时，我们的慢肌纤维总是巧妙地参与张力，产生有效热量。 全球约有15亿人完全缺失α-肌动蛋白-3。尽管拥有快速收缩肌纤维，但他们的肌肉爆发力较弱，相反，慢收缩肌纤维密度更大，这意味着他们很少能在需要力量和爆发力的运动中取得成功，但却能在耐力运动中取得成功，论文的作者说。虽然他们不太擅长无氧运动，但可以更有效地利用能量。 编码α-肌动蛋白-3的基因发生了突变，导致5万年前从非洲迁移到欧洲的人类祖先失去了这种蛋白质。这种基因突变可能帮助欧洲的祖先应对寒冷的气候，他们减少了发抖所浪费的能量，而依赖于肌肉的有效热量。 长跑运动员在寒冷的环境中可能会表现得更好。 邓恩-刘易斯说：“（这种基因型）在与温暖气候相关的种族群体中往往不太常见——肯尼亚和尼日利亚1%，埃塞俄比亚11%，高加索18%，亚洲25%。”“根据非洲以外的模式，这表明随着人们迁移到更凉爽的气候，这种基因多态性增加了。” 缺乏α-肌动蛋白-3的人更善于保暖，能量也更充沛，能够忍受更恶劣的气候。 基因的另一个方面决定我们如何应对寒冷：脂肪。就像两种主要的骨骼肌纤维一样，我们也有两种脂肪——白色脂肪和棕色脂肪——其中一种对保暖很重要。 细胞生物学家克里斯汀•斯坦福（Kristin Stanford）和她在俄亥俄州立大学（Ohio State University）的合著者对有关棕色脂肪组织（褐色脂肪）在调节人体热量方面作用的研究做了回顾。棕色脂肪是产热的，它就像我们的慢肌纤维一样，无需颤抖就能让我们升温。暴露在寒冷中就足以激活棕色脂肪，从而减轻体重。斯坦福大学表示，这是治疗肥胖的一个研究领域。 但是，运动似乎对棕色脂肪有矛盾的影响。似乎锻炼抑制了这种活动，也许是因为当锻炼时，我们通过其他机制产生了足够热量。不过作者强调，目前的研究还没有定论。 寒冷天气可能会阻止燃烧棕色脂肪，但肌肉会有更慢的神经传导速度，产生更差的运动成绩，“在运动中，如果一个人适当热身……他们的身体很容易暖和起来。”邓恩-刘易斯说。没有理由不在寒冷的天气里运动。 “其实，最好的马拉松时间往往是在寒冷的天气，因为寒冷有助于更好地消散运动中产生的热量，”她说。“如果不是因为寒冷，在耐力运动中，身体不得不将资源从肌肉运动中转移出来，以摆脱热量。” 但是，并不是所有的顶尖运动员都能在寒冷的环境中表现得更好。寒冷会加剧运动性哮喘，影响超过35%的冬奥会运动员。较冷的空气湿度较小，因为空气中的水蒸气会结冰。人们认为，干燥的空气会引发肺部的炎症反应，导致支气管收缩。 所以，有些人更难做到这一点是基因决定的。一些携带α-肌动蛋白-3基因突变的人具有微小优势，这解释了他们为什么渴望在黎明醒来在开阔的水域游泳，而另一些人则挣扎着走出家门跑步。对海伊来说，她家附近加热的公共泳池就足够了。 请访问 BBC Future 阅读 英文原文。