（文/Carl Zimmer）所有的动物对它们吃下去的食物都做同一件事情——它们把食物分解掉以从中提取能量和原料来满足自身的生长需求。但是，一种动物的新陈代谢可能与另外一种动物截然不同。比如，一只树懒产生的能量刚刚够它吊在树上，而某些鸟类从食物转化的能量可以支持它们从阿拉斯加飞行到新西兰。
在过去的数十年中，科学家们一直想知道我们的新陈代谢相比于其他物种如何。这是个非常难回答的问题，因为新陈代谢十分复杂——你只要翻翻看课本里面的图表就知道有多复杂了。一旦我们分解了吃下去的食物，我们产生出成千上万的小分子，有些会被我们排出体外，而有些则关乎我们的存亡。
一个跨国研究组最近进行了一项研究，详细地比较了人类和其他哺乳动物新陈代谢。他们在《PLOS Biology》杂志上发表的文章指出，从新陈代谢的角度来看我们的大脑和肌肉很不寻常。并且，这些奇特的新陈代谢特征有可能是人类之所以独特的部分原因。
科学家们刚开始研究新陈代谢的时候，他们只能用很简单的方式对其进行测量。比如，他们可以估算某只动物一天可以消耗多少卡路里。如果他们真的特别雄心壮志的话，他们可以尝试对动物体内的每种器官的能量消耗进行测量。
这些办法足以揭示关于新陈代谢的不少惊人事实。同其他动物相比，我们人类有个十分贪婪的大脑。我们每日摄取能量中的20%被用来供给神经元以相互传递信号。
10年前，来自马克斯普朗克进化人类学研究所的菲利浦•卡哈特维奇（Philipp Khaitovich）和他的同事们开始用更细致的手段研究人类新陈代谢。他们开始列出一张详尽的清单，记录我们分解食物的时候都产生了哪些分子。
“我们想尽可能多地获取数据，就是想看看会发生什么。” 卡哈特维奇博士说。
为了实现这个目标，科学家从捐赠者处获得了大脑、肌肉及肾脏的组织样本。然后，他们从中提取葡萄糖这样的代谢化合物并测量它们的浓度。他们总共测量了超过10,000种不同分子的浓度水平。
这些科学家们发现每种组织都有不同的新陈代谢“指纹”，某些分子浓度低而某些分子浓度高。
（经过主成分分析（principal component analysis PCA），可以看出不同组织可以根据其不同新陈代谢特征被区分开。）
这些显著的区别毫不令人意外，因为每种组织功能的各不相同。比如，肌肉需要燃烧能量来产生机械力，而肾脏则需要把废弃物从血液中排出。
科学家接下来对黑猩猩，猴子和老鼠进行了同样的试验。他们发现，每个组织的“代谢指纹”在亲缘关系近的物种里非常相似，而亲缘关系较远的物种里共同点就不那么多了。
但是，科学家们发现这种模式的两个例外。
第一个例外是大脑的前部。这个区域被称为前额叶皮层，对如何达成长期目标至关重要。卡哈特维奇博士的小组发现人类前额叶皮层的能量消耗方式与其他物种大相径庭。其他组织的代谢指纹都和别的物种有可比之处，就连大脑的其他区域，研究者也没有发现如此巨大的不同。
这些结果刚刚好吻合了其他科学家的发现——过去600万年里人类前额叶皮层发生了显著扩张。这一扩张要对大脑如此之高的额外能量需求负主要责任。
演化出巨大的前额叶皮层对我们这个物种意义深远。我们用前额叶皮层来完成很多只有人类可以完成的任务，比如反思自我，考虑别人会怎样思考，以及计划将来。
但是前额叶皮层并不是人体内唯一一个经历了巨大新陈代谢演化的部分。卡哈特维奇博士和他的同事们发现人类肌肉的新陈代谢特征甚至有更显著的不同。
“肌肉的偏差绝对爆表了。” 卡哈特维奇博士说，“我们完全没预料到。”
（不同组织新陈代谢差异的百分比和物种之间亲缘关系（phylogenetic distances）的线性回归直线，可以看出PFC（前额叶皮层）和肌肉是两个异数（离群数据），而肌肉的差异更大。）
人类肌肉组织新陈代谢之所以如此奇怪，当然也许只是我们现代生活方式的产物，不是我们这个物种演化过程中发生了啥变化。我们的高热量饮食可能改变了肌肉细胞产生能量的方式。我们久坐的生活方式可能使得我们的肌肉较弱，造成了较小的新陈代谢需求。
为了验证这种可能性，卡哈特维奇博士在人类和四种同我们亲缘关系较近的物种之间进行了力量对比。他们发现黑猩猩和猴子，就它们的体重而言，要远比我们强壮，甚至比大学篮球运动员和专业登山运动员都要更强壮得多。
这些科学家还让猴子们过上一个月宅居的生活，然后看它们的肌肉会不会表现出人类新陈代谢的特征，以此来验证他们的猜测。
它们半点儿改变都没有。
卡哈特维奇博士怀疑我们这种肌肉新陈代谢特征标志了我们这个物种演化上的一个真正的大转变。
来自苏伊士大学的凯伦•伊瑟乐（Karen Isler）和卡尔•凡•柴可（Carel van Schaik）曾经提出，人类大脑和肌肉的渐进变化是密切相关的。为了维持一个大个儿的大脑，我们的祖先不得不牺牲其他组织，包括肌肉。
图片作者：莘莘深
伊瑟乐博士认为这项新研究同他们的假设刚好吻合。“这看起来很令人信服。”她说。
哈佛人类演化生物学教授丹尼尔‧利伯曼（Daniel E. Lieberman）认为卡哈特维奇博士的研究“非常酷。”但他并不认为这项结果说明大脑的增长要以力量牺牲为代价。相反，他认为，我们的祖先肌肉之所以有此特征是因为它们适应的是一项新运动——长途步行和奔跑。
“我们牺牲力量换取耐久。”他说。耐力允许我们的祖先收集更多的食物，用来供养更大的脑。
“或许我们并不是四肢简单而头脑发达，而恰恰是四肢发达头脑发达，只不过是非常不同的一种发达。”他说。（编辑：Ent）