دانشمندان محدودیت بیولوژیکی سختی را برای استقامت انسان کشف کردند: ۲.۵ برابر نرخ متابولیسم پایه

برای دهه‌ها، باور غالب در ورزش‌های استقامتی بر یک معادله ساده بنا شده بود: بیشتر تمرین کن، بیشتر بخور، بیشتر سازگار شو و بهتر عمل کن. ورزشکاران و مربیان معتقد بودند که پتانسیل انسانی عملاً نامحدود است و تنها توسط اراده، خستگی عضلانی و حجم خالص کالری قابل مصرف محدود می‌شود. ما فوق‌ماراتن‌روها را می‌بینیم که شب‌ها می‌دوند و دوچرخه‌سوارانی که آلپ را فتح می‌کنند، با این فرض که بدنشان به سادگی تولید انرژی را برای پاسخگویی به تقاضا افزایش می‌دهد. اما این پارادایم سازگاری نامحدود اساساً اشتباه است.[4]

دانشمندان یک سقف بیولوژیکی سخت و غیرقابل مذاکره برای استقامت انسان کشف کرده‌اند. بر اساس تحقیقات مهمی که در مجله Science Advances منتشر شده است، یک محدودیت مطلق برای میزان انرژی وجود دارد که بدن انسان می‌تواند به طور پایدار در طولانی مدت بسوزاند. این محدودیت دقیقاً ۲.۵ برابر نرخ متابولیسم پایه (BMR) یک فرد است—یعنی حداقل کالری مورد نیاز برای حفظ عملکرد بدن در حالت استراحت.[1]

این کشف مرزهای فیزیولوژی انسان را بازتعریف می‌کند. تیم تحقیقاتی به رهبری هرمان پونتزر (Herman Pontzer)، انسان‌شناس تکاملی در دانشگاه دوک، و جان اسپیکمن (John Speakman) از دانشگاه آبردین، به دنبال ترسیم محدودیت‌های نهایی فعالیت‌های شدید بودند. آنها داده‌های برخی از طاقت‌فرساترین آزمایش‌های فیزیکی روی زمین، از جمله کوه‌نوردی در قطب شمال، تور دو فرانس، و یک مسابقه پیاده‌روی بین قاره‌ای ۱۴۰ روزه را تجزیه و تحلیل کردند.[2]

روشنگرترین داده‌ها از مسابقه سراسری ایالات متحده (Race Across the USA) به دست آمد، رویدادی که در آن ورزشکاران تقریباً پنج ماه، شش روز در هفته، روزانه یک ماراتن می‌دویدند، از کالیفرنیا تا واشنگتن دی‌سی. محققان میزان مصرف متابولیک دوندگان را ردیابی کردند و یک منحنی متمایز L شکل در داده‌ها یافتند. در هفته‌های اولیه مسابقه، ورزشکاران انرژی را با نرخی بسیار فراتر از ۲.۵ برابر BMR خود می‌سوزاندند.[2]

با این حال، با گذشت هفته‌ها، مصرف انرژی آنها به ناچار کاهش یافت و ثابت شد. مهم نیست چقدر سخت تلاش می‌کردند یا چقدر غذا می‌خوردند، نرخ متابولیک آنها دقیقاً در ضریب ۲.۵ برای بقیه رویداد ثابت ماند. مشخص شد که موتور انسانی یک تنظیم‌کننده سختگیر دارد.[1]

دلیل این سقف، نارسایی عضلانی، خستگی قلبی عروقی یا کمبود قدرت ذهنی نیست. در عوض، این یک "محدودیت گوارشی" (alimentary limit) است. گلوگاه در روده انسان قرار دارد. دستگاه گوارش از نظر فیزیکی قادر نیست غذا را تجزیه کرده و کالری را به اندازه کافی سریع جذب کند تا مصرف انرژی بیش از ۲.۵ برابر BMR را به طور نامحدود حفظ کند.[2]

برای یک فرد بالغ معمولی، این سقف متابولیک معادل پردازش تقریباً ۴۰۰۰ کالری در روز است. در حالی که یک ورزشکار می‌تواند به راحتی ۷۰۰۰ کالری را در طول یک مرحله کوهستانی طاقت‌فرسای مسابقه دوچرخه‌سواری مصرف کند، دستگاه گوارش نمی‌تواند واقعاً آن حجم از غذا را روز به روز جذب و به انرژی قابل استفاده تبدیل کند. روده به سادگی به حداکثر ظرفیت پردازش خود می‌رسد.[2][4]

چه اتفاقی می‌افتد وقتی یک ورزشکار به طور مداوم انرژی بیشتری از آنچه روده می‌تواند تأمین کند، طلب می‌کند؟ بدن وارد وضعیت بدهی متابولیک می‌شود و شروع به مصرف خود می‌کند. برای جبران کمبود کالری، بدن ذخایر انرژی خود را کاهش می‌دهد، ذخایر چربی را می‌سوزاند و در نهایت بافت عضلانی را تجزیه می‌کند.

اما کاهش وزن تنها اولین پیامد است. برای جلوگیری از گرسنگی و حفظ عملکرد عضلات، بدن فرآیند اولویت‌بندی فیزیولوژیکی را آغاز می‌کند و سایر عملکردهای بیولوژیکی حیاتی را کاهش می‌دهد. این هسته اصلی مدل محدودیت کل مصرف انرژی (Constrained Total Energy Expenditure) است: انرژی صرف شده برای حرکت شدید، از جای دیگری دزدیده می‌شود.[3][4]

بدن سیستم ایمنی را سرکوب می‌کند، هورمون‌های تولید مثل را کاهش می‌دهد و عملکرد غدد درون‌ریز پایه را کم می‌کند تا در مصرف انرژی صرفه‌جویی شود. این مکانیسم جبرانی توضیح می‌دهد که چرا ورزشکاران فوق استقامتی که به طور مداوم بالاتر از آستانه ۲.۵ تمرین می‌کنند، اغلب از التهاب مزمن، بیماری‌های مکرر و اختلال عملکرد هورمونی رنج می‌برند—وضعیتی بالینی که به عنوان کمبود نسبی انرژی در ورزش (RED-S) شناخته می‌شود.[3]

جالب اینجاست که محققان دریافتند این سقف متابولیک فقط برای ورزشکاران نخبه اعمال نمی‌شود. هنگام تجزیه و تحلیل نیازهای انرژی بارداری، تیم کشف کرد که رشد یک جنین، بدن زن را به ۲.۲ برابر BMR خود می‌رساند. این واقعیت که بارداری درست زیر حد مطلق استقامت انسان عمل می‌کند، فشار شدید فیزیولوژیکی دوران بارداری را برجسته می‌سازد و آن را با یک فوق‌ماراتن چند ماهه برابر می‌کند.[2]

برای جامعه علوم ورزشی، درک محدودیت ۲.۵ برابری BMR، نظریه تمرین را متحول کرده است. مربیان دیگر بدن را به عنوان ماشینی که می‌تواند بی‌پایان سوخت‌گیری شود، نمی‌بینند. در عوض، آنها سقف متابولیک را به عنوان یک بودجه سخت در نظر می‌گیرند. ورزشکاران می‌توانند و برای دوره‌های کوتاه از ضریب ۲.۵ فراتر روند—دوچرخه‌سواران تور دو فرانس به طور معمول برای سه هفته به ۳.۵ تا ۴.۵ برابر BMR می‌رسند—اما نمی‌توانند آن را حفظ کنند.[3][4]

برای زنده ماندن از این اوج‌های شدید، ورزشکاران باید در نهایت به خوبی زیر سقف بیایند تا بدهی متابولیک خود را بازپرداخت کنند و به سیستم‌های ایمنی و غدد درون‌ریز سرکوب شده خود اجازه دهند بهبود یابند. اکنون تمرین به شدت دوره‌بندی می‌شود و اطمینان حاصل می‌شود که ورزشکاران فقط در طول پنجره‌های رقابتی حیاتی به محدودیت گوارشی نزدیک می‌شوند، نه اینکه در طول آماده‌سازی تمام سال خود را فرسوده کنند.[3][4]

در نهایت، این محدودیت بیولوژیکی سخت، مانعی نیست که با فناوری بهتر یا صرفاً اراده شکسته شود؛ این یک محدودیت تکاملی اساسی گونه انسان است. با به رسمیت شناختن دستگاه گوارش به عنوان داور نهایی استقامت، ورزشکاران می‌توانند از مبارزه با بیولوژی خود دست بردارند و شروع به بهینه‌سازی در چارچوب آن کنند و به اوج عملکرد دست یابند بدون اینکه سلامت طولانی‌مدت خود را قربانی کنند.[1][4]