咀嚼的能量成本可能影响了人类的进化

乙在烹饪出现之前，我们早期的原始人祖先可能花了很多时间咀嚼。根据今天(8月17日)发表在《科学进展》杂志上的一项新研究，他们这样做可能消耗了大量的能量。科学家说，事实上，如此多的能量可能塑造了早期人类肌肉骨骼系统的进化。

这项研究没有深入研究化石记录。相反，研究人员仔细测量了人类通过咀嚼燃烧了多少能量，发现咀嚼无味无味的口香糖可使身体的新陈代谢率比基线提高10%至15%。

“据我所知，这是有史以来第一项研究咀嚼能量学的研究，”乔治华盛顿大学的人类学家彼得卢卡斯说，他没有参与这项研究，但向作者提供了早期草稿的反馈的手稿。“出于这个原因，它真的需要受到表扬。”

卢卡斯说，人类做饭的时间估计在50万到200万年前不等。我们通过加热和使用工具从肉类和淀粉类食物中吸取多余卡路里的能力“改变了现代人类的整体能量。基本上，你可以说它允许形成一个非常大的大脑。”通过这种方式，咀嚼的代谢仍然是“进化的基本问题之一”，他说，因为它可能告诉我们烹饪如何代表人类进化轨迹的转折点。

细嚼慢咽

研究从午餐时的谈话开始。论文合著者、英国曼彻斯特大学人类学家AdamvanCasteren看着他的同事咀嚼(并继续咀嚼)一份沙拉，并开始思考“与吃熟食相比，吃一份沙拉会多投入多少能量”一顿饭?”所以他和他的同事们设计了一个实验来测试这一点。

研究人员将一组志愿者(6名男性和15名女性)置于通风罩系统中，该系统旨在测量新陈代谢。这些机器——根据vanCasteren的说法，看起来“有点像宇航员头盔”——测量摄氧量和CO2输出量。然后作者使用这些测量值来计算每个参与者的能量消耗。

首先，志愿者被要求在室内静坐45分钟，这为研究人员提供了他们在休息时消耗了多少能量的基线测量值。然后，他们要求志愿者在室内咀嚼无味无味的口香糖15分钟。研究人员对每位志愿者进行了两种级别的牙龈硬度测试。作者没有使用受试者可以吞咽的食物，因为这样做会加速消化道的新陈代谢过程，从而增加能量消耗，他们的目的是隔离咀嚼的成本。

他们发现软口香糖使志愿者消耗的能量比初始基线增加了10%，而硬口香糖使能量消耗增加了15%。vanCasteren说，他“对你在两颗牙龈之间看到这样的跳跃感到非常惊讶。”他大声问道：“如果我们真的给他们吃坚硬的食物或纤维食物或类似的东西，会有什么不同呢?”

作者指出，较硬的口香糖比大多数植物来源的食物软得多。这可能意味着测量的咀嚼代谢成本被低估了。当研究人员使用EMG记录受试者咀嚼硬口香糖或软口香糖时咬肌之一的下颌肌肉的电活动，他们发现受试者咀嚼软口香糖的频率更高，但咀嚼硬口香糖时产生的力量更大，指示所需力量的大小是咀嚼能量消耗的关键驱动因素。

深思熟虑

卢卡斯说，令他惊讶的是，作者只使用口香糖，而没有使用咀嚼时会分解的物质，因为后者与真正的食物更直接可比。当然，受试者需要避免吞咽任何东西，他说，因此研究人员还需要计算“吐痰的能量成本”，以准确测量单独咀嚼的能量消耗。这可能会很棘手，但他仍然希望看到未来的研究尝试用它来增加这项工作的相关性——并帮助阐明咀嚼的潜在进化意义。

“现代人很奇怪，”vanCastaren说。“我们不怎么咀嚼，因为我们会在吃之前对所有食物进行烹饪和加工。但我们的祖先会花很多时间咀嚼。”根据对黑猩猩咀嚼时间的粗略计算，我们早期的原始人祖先可能每天咀嚼五六个小时，他说，这可能消耗了他们高达5%的能量他们消费了。vanCasteren指出，这可能推动了颌骨形态或肌肉结构的演变，或牙齿形态的变化。

“这是解释化石记录变化的新视角，”vanCasteren说。