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为什么有些人更不怕冷?
发布时间:2021-03-29     作者:   来源:新浪科技   分享到:

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  若干年前,一次基因突变使我们的祖先拥有了向北挺进的能力;如今,这一突变则赋予了部分人一项体育上的优势——不怕冷。

  有些专业运动员喜欢在运动后跳进冰水里解乏,但在冬天锻炼过的人都知道,这种做法尽管能令人感到神清气爽,但也着实痛苦难熬。

  在玛蒂尔达•海伊看来,如果让她在恒温泳池和野外冬泳中选择,她会毫不犹豫地选择前者。虽然冬泳据称对健康有益,但并非人人都适合。“我尝试过野外冬泳,但在水里根本待不久。我可能只坚持了几分钟就跑出来了。”海伊回忆道,“但不知为何,我姐姐就能坚持久得多。可能我们俩对抗寒冷的方式有些不同吧。”

  关于冬泳对精神健康的益处,媒体引用的证据其实算不上有力,主要基于对一名24岁女性的案例研究。那么,冬泳究竟为何如此流行呢?海伊认为,有些人可能生来就更不怕冷,这种看法又是否正确呢?

  天气可以显著影响我们的运动表现。在寒冷环境中,肌肉反应速度会变慢,需要更长时间完成收缩,运动爆发力会降低,产生的总能量也会减少(不过这点可以通过热身得到缓解)。

  为何在寒冷环境中,运动表现会下降呢?原因其实有点复杂,比如我们对寒冷的耐受度取决于遗传因素、皮下脂肪厚度、以及体型大小等等。有科学家提出,当身体温度下降时,我们释放肌肉细胞中能量的速度也会减慢。

  但在寒冷中锻炼有助于改善心肺健康、强化免疫系统、以及将白色脂肪细胞转化为棕色脂肪细胞,从而促进减肥。因此在确保安全的前提下,在寒冷环境中运动的确对健康十分有益。

  有些人在这方面也许拥有先天优势。约五分之一的人体内缺少肌肉纤维蛋白质α-辅肌动蛋白3。这一突变让我们对人类进化史有了进一步了解,还解释了为何部分现代运动员在寒冷中也能如鱼得水,其他人则只能在原地冻得瑟瑟发抖。

  α-辅肌动蛋白3有时又被称作“速度基因”。在能量爆发和肌肉恢复方面,它可以赋予运动员很大优势。但在其它情况下,它的用处可能就没那么大了。

  所有人的骨骼肌都由两种纤维组合而成:慢缩肌纤维和快缩肌纤维。

  “肌肉由两种纤维构成,但两种各自所占的比例既因肌肉而异、也因人而异。”匹兹堡大学生理学家考特尼•邓恩-路易斯指出。

  慢缩肌纤维负责执行较慢的有氧动作。它们让我们得以保持直立,让头颅得以挺直,让下颌得以闭合,还能帮助我们完成走路、慢跑等较为温和的运动形式。如果你做过瑜伽或冥想、有意识地放松过全身肌肉,你也许就能感受到全身有多少肌肉在无意识状态下默默工作着。这其实并不是所谓的“肌肉紧绷”,而是慢缩肌纤维为了防止我们一头栽倒而保持的轻微收缩状态。

  快缩肌纤维则采用无氧方式呼吸,可以在爆发式运动时快速收缩,但比慢缩肌纤维更容易疲劳。我们只有在举重、跳跃、短跑、或在无氧运动中做其它爆发性动作时,才会用到这些肌肉纤维。前文提到的α-辅肌动蛋白3也只存在于快缩肌纤维中。

  “在顶级运动员全身的肌肉纤维中,约80%要么全是快缩型(力量型运动员),要么全是慢缩型(耐力型运动员)。”邓恩-路易斯指出,“想想看马拉松运动员那瘦长的体型,他们的肌肉主要由慢缩肌纤维构成,虽然肌肉体积不大,但更耐疲劳,可以长时间提供能量。这类运动员在单位时间内消耗的能量也更少。相比之下,橄榄球运动员或曲棍球运动员的肌肉就主要由体积较大的快缩肌纤维构成,力量更大、速度更快,但也更容易疲劳。这样的运动员纯属天赋异禀。对我们普通人而言,慢缩型和快缩型肌纤维一般各占一半,并且这一比例是出生时就已确定的。肌肉纤维的类型完全由神经系统决定,因此无法通过后天锻炼改变。”

  要想弄清这两种肌纤维的区别,不妨想一想鸡肉。鸡腿肉颜色更深,因为其中慢缩肌纤维和肌红蛋白(一种可以与氧气结合的蛋白质,负责将氧气输送给肌肉、用于有氧呼吸)的密度更大。由于肌红蛋白富含铁元素(和血液有点类似),因此这些肌肉的颜色更深、更红。事实上,你切开牛排时,其中冒出的红红的东西就是肌红蛋白,而不是血液(血液的红色来自血红蛋白)。

  鸡胸肉的颜色更浅,因为其中快缩肌纤维的密度更高,因此肌红蛋白含量较少。只有当鸡做出拍打翅膀这种短促的爆发性无氧动作时,才会用到胸部肌肉。而相比之下,腿部肌肉则几乎一直处于运动之中。

  在人类身上,这种区别则不那么明显。我们的肌肉都是由两种纤维构成的,只是数量有多有少而已。

  这些肌纤维在身体保暖中也发挥了重要作用。在寒冷环境中,我们的快缩肌纤维便会反复快速收缩——俗称“发抖”。每次快速收缩都会释放能量,从而让体温稍微升高一点。这种保暖方式很耗能量,但快而有效。

  “增加身体热量最有效的方法之一就是肌肉收缩,”邓恩-路易斯指出,“事实上,在运动过程中,70-80%的卡路里燃烧后都会转化为热量。”

  与此同时,我们的慢缩肌纤维也会通过正常收缩、为身体产生足够的热量。

  全球约15亿人体内完全不含α-辅肌动蛋白3。虽然他们仍有快缩肌纤维,但肌肉的爆发力更弱,且慢缩肌纤维密度更大,意味着他们极少能在需要力量和爆发力的运动中取得成功,但可以在耐力型运动中表现很好。虽然他们的无氧运动能力可能较差,但他们利用能量的效率更高。

  五万年前,α-辅肌动蛋白3对应基因的一次突变导致从非洲来到欧洲的人类祖先体内失去了这种蛋白质。由于这一突变,欧洲人的祖先不再将能量浪费在发抖上,而是仅凭肌肉的正常收缩为身体提供足够的能量,从而提高了应对寒冷气候的能力。

  “这种基因型在生活在温暖气候下的种族中较为少见,在肯尼亚人和尼日利亚人中仅占1%,在埃塞俄比亚人中占11%,在高加索人中占18%,在亚洲人中占25%。”邓恩-路易斯表示,“根据‘走出非洲’的人类进化模型,这说明随着人类向更寒冷的地方迁移,这种基因多态性的程度也在随之增加。”

  体内缺少α-辅肌动蛋白3的人能够更好地为身体保暖,并且从能量角度也更能适应严寒气候。

  还有一种遗传因素或许也能决定我们对抗寒冷的能力:体内脂肪。就像我们有两种类型的骨骼肌纤维一样,脂肪也分为白色脂肪和棕色脂肪两种。其中一种对身体保温有着至关重要的作用。

  俄亥俄州立大学细胞生物学家克里斯汀•斯坦福德对已经发表的、针对棕色脂肪组织在体温调节中作用的研究开展了一项回顾性分析。棕色脂肪有产热效果,就像我们的慢缩肌纤维一样,无需发抖便可产生热量。只要待在寒冷环境中,就足以激活体内的棕色脂肪,而棕色脂肪发热可以促进减肥。斯坦福德提出,不妨将其视作治疗肥胖的一种思路、对该领域展开研究。

  不过,运动对棕色脂肪的影响似乎有所冲突,貌似会抑制棕色脂肪发热,可能是因为在运动过程中,身体会通过其它机制产生足够的热量。不过研究作者们也强调,该研究在当前阶段尚不能给出定论。

  虽然寒冷环境可能会抑制棕色脂肪的燃烧,肌肉的神经传导速度会减慢,运动表现也可能会降低,“但在实际操作中,只要充分热身,身体就会自己暖和起来。”邓恩-路易斯指出。因此我们没有理由不在寒冷中锻炼身体。

  “事实上,马拉松比赛最好在天气较冷时举行,因为寒冷有助于在运动过程中散热,”她解释道,“如果天气不冷,身体为了减少耐力运动中产生的热量,就会减少给肌肉的资源供给。”

  并非所有顶级运动员都无惧严寒。寒冷会激化运动导致的哮喘,超过35%的冬奥会运动员都有这种困扰。此外,冷空气的湿度较低,可能会激发肺部炎症反应,导致支气管收缩。

  综上所述,有些人之所以更不怕冷,可以通过遗传原因来解释。在寒冷的冬天,拥有α-辅肌动蛋白3突变的人可能会有种去湖里冬泳的冲动,其他人则对屋外的严寒望而却步。至少在玛蒂尔达•海伊看来,还是家附近的公共温水游泳池更合她的心意。(叶子)

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