跑步与人类进化

鱼在天上飞

作者: 南方周末记者 黄永明

在几百万年前，非洲环境的变化让人类必须靠奔跑来获取猎物。在一个相对短的时间里，人类祖先的骨骼、大脑、空间跟踪能力和散热能力发生了巨大的改变。

在今天，提起跑步，你首先想到的可能是锻炼身体的手段，或是电视上奥运会的竞技场面。也许在世界的某些偏远地区，还会有人用跑步的方式来追赶猎物，但这早已不是当今世界人类跑步的主要目的。

然而，跑步对于人类的意义远比表面上看来的要深远得多。比如，现在有研究者认为，跑步曾经促进人类进化，特别是为人类大脑的发展起到了关键的作用，而困扰现代人的一些慢性病，可能也与跑步的减少密切相关。

人类生来就要奔跑

对于神经科学家来说，人类大脑的进化过程是一个有趣的问题。正如美国加州大学洛杉矶分校的吉纳维芙·科诺普卡（Genevieve Konopka）及同事在《神经元》杂志的一篇论文开篇所说：“想要理解人类的独特性，就需要以深入研究人类大脑的特性为开端。”

科学家有几种不同的途径来做到这一点，包括神经解剖学的对比，行为学的对比，以及对已经灭绝的物种的化石进行研究。近年来，新的研究途径加入到了这一行列，即通过基因测序对基因组进行比较。比如已经有研究对照了人和老鼠的基因组，以及人和黑猩猩的基因组。后者发现人与黑猩猩在基因上的不同之处比之前认为的要多四倍。

几百万年前，人类的祖先的身体结构更适合生活在树上。那个时候，非洲大陆也正是森林覆盖的环境。而在随后的时间里，非洲的环境出现了巨大的变化，树变得越来越稀少，开阔的草原越来越多。自然的力量迫使人类祖先从树上下来，开始在平地上活动。

南非开普敦大学专门研究运动科学的教授提姆·诺克斯（Timothy Noakes）与法国药理学家迈克尔·斯佩丁（Michael Spedding）最近在《自然》杂志上发表了一篇文章，指出这样的环境变化让人类必须靠奔跑来获取猎物，或者可以说，人类生来就是要奔跑的。

在2004年发表在《自然》杂志的一项研究中，科学家发现人类适于长跑的骨骼结构早在两百万年前就开始形成了。这些早期人类发展出了更长的腿，更短的脚趾，更长的脚后跟肌腱，更宽的肩膀，还有更强壮的臀大肌。与四腿动物相比，人类并不善于短跑，但是耐力很好，适合长跑。

诺克斯等人特别指出了一件有趣的事情。四腿动物是要靠喘气散热的，而它们无法在奔跑的同时通过喘气散热。人类就不同了。散热的效率要比那些四腿动物高得多，不仅可以通过喘气，还可以通过排汗，最多时一小时可以排出3升的汗水。长跑三个小时的人可以失掉10%的体重还不出问题。正是由于这种差异，原始人类可以通过长跑追逐猎物，直至猎物中暑，进而将其捕获。

在捕猎的过程中，原始人类个体之间，包括不同家族之间都需要发展他们的社交技巧，以便联合起来孤立和捕获猎物。“在一个相对短的时间里，我们的祖先的骨骼、大脑、空间跟踪能力、沟通能力和散热能力发生了巨大的改变，让他们能够占据一个非常不同的生态位。”诺克斯等人写道。

走路改善大脑

与原始人类相比，现在的人不需要再为了吃到肉而去奔跑几个小时。一个人身体的强壮程度在社会中也已经不显出突出的重要性，而聪明程度似乎更加影响一个人的生活质量和前程。许多人因而也开始十分重视锻炼他们的大脑。

五花八门增进智商或是锻炼大脑的方法也就应运而生。1993年《自然》杂志发表了一篇听莫扎特的音乐可以提高智商的文章，这篇文章经媒体报道和渲染之后让这一说法广为传播，提高智商的音乐CD成了热卖产品。另一种无从考证渊源的说法是人类只利用了10%的大脑，还有90%的潜力没有被开发出来。各种用来训练大脑的游戏和谜题被开发和贩卖，目的或者是为了增进儿童的智力，或者是对抗正在衰老的大脑。然而，这其中除了电子游戏被证明似乎有一定作用之外，其他充其量只是让人对某项特定技巧更加熟练，而无助于其他不相干的脑力活动。

所有这些努力，或是想以一种坐在家里不用动的方式来改善大脑，或是直接用大脑活动来锻炼大脑。到头来科学家却发现，真正有助于改善大脑的方式并不是直接的脑力锻炼，而是进行身体活动，比如走路和跑步。

美国伊利诺伊大学的阿特·克雷默（Art Kramer）在研究中发现，每周三次，每次走路45分钟，就能够显著提高人的事件记忆能力和执行控制能力。他的这项研究发表在《自然》杂志上，是目前身体锻炼能够提高认知水平的最著名实验之一。他将127名受试人员随机分成两组，在六个月的时间里，其中一组每周做几个小时的走路运动，另一组做相应时长的伸展锻炼。不出所料的是，所有人员的身体状况都变好了；出人意料的是，做走路锻炼的人在某些认知任务的表现上——比如做计划和多任务——出现明显提高，而只做伸展的就没有该变化。

克雷默实验中的受试者都是老年人，他们大脑中的灰质正在减少，而科学家普遍的猜测是大脑灰质减少与认知功能下降有关。克雷默还用核磁共振扫描了所有受试者的大脑，发现经过走路锻炼的人灰质流失较少。

哈佛大学的神经科学家克里斯托弗·查布利斯（Christopher Chabris）和伊利诺伊大学的神经科学家丹尼尔·西蒙斯（Daniel Simons）在《看不见的大猩猩》一书中解释这一现象时说：“尽管两种运动对你的身体都有好处，会让你整体上达到更好的健康状况，但有氧运动对增进你的心脏健康和增加大脑血流更为有效。”

缺乏跑步与现代疾病

在根本上，走路和跑步等有氧运动对大脑的改善作用可能与“脑源性神经营养因子”（BDNF）有关。BDNF是一种蛋白质，主要作用于中枢神经系统中某些特定的神经元，能够帮助神经元存活，促进神经元生长，促进新神经元和突触的分化。BDNF尽管在名称上有“脑源性”三个字，但实际上在一些组织和细胞中也有分布。

诺克斯等人就认为，有氧运动能够促进BDNF在人体中的循环。相反，假如人缺乏有氧运动，一些疾病可能就会出现。现代社会困扰人们的糖尿病、肥胖症、精神疾病和神经元退行性病变可能就与此相关。

已经有研究发现，缺乏BDNF的小鼠会变得肥胖，BDNF和二型糖尿病之间也有强烈的关联。

“在人类需要使用更多脑力追踪猎物的时候，BDNF的增加可能为海马区和前额皮质的建立提供了帮助。”诺克斯和斯佩丁写道。大脑的这两个区域在人的记忆、决定、恐惧和情绪方面都起到关键的作用。前额皮质也有精神紊乱有强烈的关联。“不出所料的是，在压力和精神紊乱，以及老年痴呆症的情况下，海马区和皮质区的BDNF出现了减少。综合而言，我们认为锻炼增加了大脑关键区域的BDNF，这反过来帮助人们远离精神疾病，包括暴力行为。”

诺克斯和斯佩丁2010年在英国的一个体育会议上相识，诺克斯跑过70场马拉松和超马拉松，斯佩丁累计跑过10万公里。他们由此开始通信，最终形成了以上理论，并在伦敦奥运会开幕前夕发表在《自然》杂志上。

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人类不断进化，文明不断进步，社会不断发展，但还是有些东西被我们丢弃了，探讨得失没有多大意义，关键是意识到了这些东西不该丢弃，并重拾这些东西。