ewolucja otyłości, szkoła
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
NAUKA
4/2006 85-96
M
AREK
K
ONARZEWSKI
*
Ewolucja otyłości
Wstęp
W 1908 r. nieopodal naddunajskiego miasteczka Willendorf austriacki archeolog
Josef Szombathy odnalazł niewielką, mieszczącą się w dłoni figurkę kobiety, znaną
obecnie jako Wenus z Willendorf. Jej niezwykłość, poza szacownym wiekiem – wyno-
szącym około 24 tys. lat, polega na niebywale wybujałych kształtach. Zapewne otyłość
musiała być u naszych przodków cechą na tyle rzadką, by z jakiegoś powodu stać się
wartą utrwalenia w rzeźbiarskiej formie. Dziś występuje ona tak często, że raczej nie
bywa już źródłem artystycznych inspiracji. Na przykład, według danych National Insti-
tutes of Heath (NIH), już w 1998 r. 55% Amerykanów charakteryzowało się nadwagą
bądź otyłością (przegląd w Abelson i Kennedy 2004). Bardzo niepokojące jest również
niezwykłe tempo wzrostu liczby obciążonych nimi mieszkańców krajów takich jak Indie,
które do niedawna nie były z nadmierną tuszą zupełnie kojarzone. Problem ten coraz
bardziej dotyczy również naszego kraju. Z danych zgromadzonych w ramach realizacji
projektu NATPOL wynika, że 19% dorosłych Polaków charakteryzuje się indeksem
masy ciała (BMI)
1
o wartości powyżej 30, wskazującym na otyłość (www.natpol.pl).
Otyłość nie jest problemem czysto estetycznym. W ostatnich kilku latach fachowe
periodyki medyczne opublikowały kilka alarmujących analiz, wskazujących na rosnącą
liczbę zgonów powodowanych otyłością. Najbardziej znany z nich, autorstwa zespołu
kierowanego przez S. Jay Olshanskiego i Davida B. Allisona (przegląd w: Olshanski i in.
2005) wskazywał otyłość jako przyczynę śmierci 300 tysięcy Amerykanów rocznie.
Chociaż rezultaty analiz Olshanskiego i Allisona być może zostaną częściowo zrewido-
wane (Flegal 2005), to dla znakomitej większości znawców tematu nie ulega wątpli-
wości, że otyłość i związane z nią choroby z wolna stają się najważniejszym wyzwaniem
dla światowej polityki zdrowotnej.
W najprostszym, intuicyjnym wręcz ujęciu przyczyna rozpowszechnienia otyłości
wydaje się być łatwa do zidentyfikowania: po prostu współcześni Amerykanie i Europej-
czycy jedzą zbyt dużo względem swych codziennych potrzeb. Niezwykle zastanawiająca
BMI (
Body Mass Index
) jest przyjętym przez WHO przybliżonym oszacowaniem stopnia oty-
łości, wyliczanym jako proporcja masy ciała do wzrostu (wyrażonego w metrach i podniesionego
do kwadratu). Wartość BMI oceniana jest według następującej skali: niedowaga < 18,5; 18,5 <
norma< 24,9; 25 < nadwaga < 29,9; otyłość > 30.
* Prof. dr hab. Marek Konarzewski, Instytut Biologii, Uniwersytet w Białymstoku, Białystok.
1
86
Marek Konarzewski
jest jednak ogromna nieskuteczność najbardziej oczywistego zalecenia kładącego kres
tyciu, jakim jest ograniczenie ilości konsumowanych kalorii, będącego podstawą wszel-
kiego rodzaju szeroko reklamowanych programów dietetycznych. Paradoksalnie, właś-
nie owa nieskuteczność umożliwia propagowanie coraz nowszych odmian „diety cud”.
Niestety, równie zastanawiająca jest nieskuteczność oficjalnych zaleceń biomedycznych
mających na celu utrzymanie w ryzach masy ciała. Najwyraźniej przyczyny, dla których
większość z nas ma problemy z łatwym pozbyciem się zbędnych kilogramów, są mniej
oczywiste, niż mogłoby się to wydawać. W czym zatem mogą one tkwić?
Jak sądzę, ich zidentyfikowanie i zrozumienie nie jest możliwe bez uwzględnienia
zasadniczego czynnika determinującego biologię człowieka, jakim jest ewolucyjna
historia naszego gatunku (Nesse i in. 2006). Pod względem konstytucji biologicznej,
a w szczególności cech warunkowanych genetycznie, różnimy się bardzo nieznacznie
od paleolitycznych i neolitycznych łowców-zbieraczy, takich jak twórca figurki Wenus
z Willendorf (przegląd w: Konarzewski 2005). Tymczasem środowisko, w którym współ-
cześnie żyjemy, jest radykalnie odmienne od środowiska bytowania naszych przodków.
Dość powiedzieć, że zasadnicze składniki współczesnej diety, takie jak rośliny zbożowe
czy też mięso i mleko udomowionych zwierząt pojawiły się w ludzkim jadłospisie „led-
wie” 8-10 tys. lat temu (Konarzewski 2005). Co równie ważne, niczym nie ograniczany
dostęp do skoncentrowanego pożywienia zapełniającego sklepowe półki w bogatych
państwach, jest zupełnie nowym zjawiskiem, datującym się na większą skalę od począt-
ków ubiegłego stulecia. Na przykład w USA spowodowało ono wzrost przeciętnej masy
ciała mężczyzn o około 8 kg (Kuczmarski i in. 1994). Przez wcześniejsze wieki i tysiąc-
lecia ludzie bardzo rzadko mieli okazję najadania się do syta, a zdobywanie żywności
najczęściej okupywali znacznym wysiłkiem fizycznym (Eaton i Eaton 2003). Jak będę
się starał wykazać, współczesne problemy z otyłością są w dużej mierze konsekwencją
dramatycznego rozziewu między cechami metabolizmu i fizjologii odżywiania współczes-
nego człowieka, które wciąż są lepiej przystosowane do warunków charakterystycznych
dla paleolitycznych środowisk, niż radykalnie odmiennego, współczesnego stylu życia.
Czy jemy za dużo?
Masa ludzkiego ciała jest ściśle zależna od krótkookresowego bilansowania budżetu
energetycznego. Po stronie „przychodów” znajdują się w nim kalorie pochłaniane z po-
żywieniem, zaś największą część wydatków stanowi ilość energii niezbędna do pod-
trzymania wszystkich zasadniczych funkcji życiowych. Zarówno u człowieka, jak i innych
ssaków jest ona najczęściej wyrażana jako podstawowe tempo metabolizmu (ang. Basal
Metabolic Rate, BMR), na którego poziom w istotny sposób wpływa względny udział
tkanki mięśniowej i tłuszczowej. Jest to powodowane stosunkowo wysokim tempem
metabolizmu mięśni oraz znacząco niższą aktywnością metaboliczną komórek gro-
madzących tłuszcz- adipocytów (Heymsfield i in. 2002). Poza BMR najważniejszymi
Ewolucja otyłości
87
składowymi wydatków energetycznych człowieka są koszty termoregulacji i aktywności
ruchowej. Natomiast wszelkie energetyczne nadwyżki gromadzimy głównie pod postacią
tkanki tłuszczowej. Za pomocą nieskomplikowanego wyliczenia łatwo można przekonać
się o tym, jak bardzo łatwo jest zakłócić delikatną równowagę naszego budżetu
energetycznego. Załóżmy, że jest ona codziennie przekraczana o ilość energii zawartą
w przeciętnych rozmiarów jabłku, to jest o około 200 kJ (50 kcal). Jeśli systematycznie
będziemy spożywać owo jedno, niewinne jabłko ponad bieżące potrzeby energetyczne,
to po roku zakumulujemy ilość energii równą 365 × 200 kJ = 73 MJ. Skoro 1 kilogram
tkanki tłuszczowej jest równoważny ok. 33 MJ (Forbes 1987), to ze wszech miar godny
polecenia nawyk codziennego jedzenia owoców może doprowadzić do zwiększenia masy
ciała o ponad 2 kg rocznie.
Powyższe wyliczenie zdaje się jednoznacznie wskazywać na nadmierną konsumpcję
kalorii jako zasadniczą przyczynę rozpowszechnienia otyłości. W kontekście ewolucyj-
nym oznacza to, że współczesny człowiek spożywa więcej energii niż ilość, do której
jego organizm przystosował się w czasach, gdy mechanizmy regulacji masy ciała podle-
gały doborowi naturalnemu. Bezpośredni test takiej hipotezy wymagałby odtworzenia
poziomu konsumpcji energii naszych przodków, co nie jest możliwe. Można się jednak
pokusić o jego oszacowanie na podstawie danych etnograficznych, pochodzących głów-
nie z badań nad ostatnimi, istniejącym grupami łowców-zbieraczy, a następnie ekstra-
polowanie tych danych do warunków panujących w paleolicie. Oszacowania takie wska-
zują, że ludzie żyjący około 25 tys. lat temu zjadali dziennie ilość pożywienia równo-
ważną około 5-6 MJ (przegląd w: Eaton i Eaton 2003). Wielkość tę warto skonfrontować
ze spożyciem energii przeciętnego, współczesnego Amerykanina, który przy zbliżonej
do naszych przodków masie ciała konsumuje około 2-3 MJ/dzień. Porównanie to pro-
wadzi więc do zaskakującej konkluzji: oto większość z nas spożywa nieomal dwukrotnie
mniej kalorii dziennie, niż nieróżniący się od nas znacząco pod względem biologicznej
konstytucji paleolityczni łowcy-zbieracze. Zatem przyczyn otyłości należy raczej poszuki-
wać po stronie wydatków energetycznych, a nie nadmiernej konsumpcji kalorii, syste-
matycznie przewyższającej zdolność ludzkiego organizmu do zbilansowania budżetu
energetycznego.
Aktywność fizyczna w paleolicie
Współczesny człowiek, jako jedyny gatunek ssaka, w trwały sposób oddzielił zdoby-
wanie pożywienia od aktywności fizycznej. Większość zwierząt musi na nie ciężko za-
pracować. Na przykład, dzienne wydatki energetyczne ptaków zbierających pokarm dla
swych piskląt są porównywalne do wysiłku, jakim jest całodzienna praca drwala, rzecz
jasna wykonywana z użyciem siekiery, a nie mechanicznej piły (Drent i Daan 1980,
Speakman 2000). W przeciwieństwie do zwierząt, współczesnym mieszkańcom krajów
uprzemysłowionych zdobycie jedzenia przychodzi niezwykle łatwo. W krajach takich jak
88
Marek Konarzewski
USA można się z powodzeniem wyżywić za około 5 dolarów dziennie, co jest rów-
noważne mniej niż godzinie słabo płatnej pracy. Tymczasem w nieodległej z ewolucyjnej
perspektywy przeszłości zdobywanie pożywienia było dla naszego gatunku nie lada
wyzwaniem. Nie znamy co prawda wzorca aktywności ruchowej naszych paleolitycznych
przodków, ale możemy domniemywać, że nie różnił się on wiele od stylu życia ostat-
nich, współczesnych łowców-zbieraczy, takich jak południowoafrykańscy Kung! czy też
wenezuelscy Yanomamo. Na ich typowy rozkład tygodniowych zajęć składa się polo-
wanie prowadzone w ciągu 3-4, zwykle nienastępujących po sobie dni. Oddzielone są
one okresami odpoczynku, niebędącymi jednak czasem zupełnego braku aktywności.
W wielu kulturach są one bowiem wypełnione, na przykład całonocnymi wyczerpującymi
rytualnymi tańcami, mającymi zapewnić powodzenie w zbliżających się łowach. W ciągu
przeciętnego polowania myśliwi przemierzają dzienny dystans wynoszący 14-19 km
(Sahlins 1968). Kobiety zaś zajmują się zbieractwem prowadzonym co drugi bądź co
trzeci dzień. Są one również obarczone noszeniem najmłodszego potomstwa. Na rękach
matek w pierwszych dwóch latach życia dzieci przenoszone są na średni dystans 1500
km (Lee 1979).
Wysoka aktywność fizyczna naszych paleolitycznych przodków nie byłaby możliwa
bez wielu niezwykłych adaptacji charakteryzujących ludzkie ciało, odgrywających szcze-
gólną rolę w trakcie długotrwałego wysiłku fizycznego. W czasie marszu bądź truchtania
ludzki organizm jest pod względem energetycznym równie wydajny jak czworonogi
(Carrier 1984, Bramble i in. 2004). Dlatego też mało które zwierzę potrafi nam do-
równać w biegu liczącym dziesiątki kilometrów, szczególnie jeśli odbywa się on w pro-
mieniach palącego słońca. Przy wysokiej temperaturze otoczenia zasadniczym wyzwa-
niem dla każdego poruszającego się zwierzęcia jest przede wszystkim pozbywanie się
nadmiaru ciepła. W tym względzie ludzki organizm wydaje się być bezkonkurencyjny.
Mózg – organ szczególnie podatny na stres cieplny – jest w naszym ciele specjalnie
chroniony za pomocą bardzo wydajnego, jedynego w swoim rodzaju systemu naczyń
krwionośnych, pozwalającego na efektywne chłodzenie głowy (Cabanac i Caputa 1979).
Utrzymaniu stałej temperatury sprzyja również pionowa postawa, umożliwiająca
usytuowanie mózgu z dala od rozgrzanego gruntu. Wreszcie niezwykle wydajny system
chłodzenia zapewniany jest przez gruczoły potowe. Dzięki nim ludzka skóra umożliwia
utratę nadmiaru ciepła w tempie 500 W/m
2
-- dwukrotnie wyższym niż włosowe okrycie
ciała innych ssaków (Wheeler 1992). Wszystko to sprawia, że w połączeniu z pozos-
tałymi cechami anatomicznymi ludzki organizm jawi się jako niezwykle efektywna
maszyna do przemieszczania się na długie dystanse, szczególnie w gorącym i suchym
klimacie. Przykład myśliwych z afrykańskiego plemienia Hadza pokazuje, że uzyskiwaną
w takich warunkach przewagę można z powodzeniem wykorzystać do polowania. Myśli-
wi Hadza potrafią całymi godzinami uporczywie truchtać za upatrzoną ofiarą aż do
Ewolucja otyłości
89
momentu, gdy są w stanie zbliżyć się odległość strzału z łuku do krańcowo wyczerpane-
go i przegrzanego zwierzęcia. Jest wielce prawdopodobne, że dokładnie w taki sam
sposób polowali nasi afrykańscy przodkowie, a efektywność tej strategii łowieckiej
mogła być czynnikiem sprzyjającym selekcji wspomnianych cech anatomicznych i fizjo-
logicznych (Carrier 1984, Fiałkowski 1990). Jak w tym kontekście można ocenić wydat-
ki energetyczne ich współczesnych potomków, którzy zamienili wyczerpujące tropienie
zwierzyny na jazdę samochodem i spędzanie wolnego czasu przed telewizorem?
Porównania dziennych wydatków energetycznych (ang. Daily Energy Expenditure,
DEE) człowieka współczesnego i paleolitycznego łowcy-zbieracza najwygodniej jest do-
konać, przyjmując za punkt odniesienia poziom wspomnianego już BMR (dane za Cor-
dain i in. 1998). Rekonstrukcja DEE dokonana dla wczesnych form Homo sapiens wska-
zuje, że był on równoważny około 1,8 × BMR. Wartości DEE oszacowane dla współczes-
nych łowców-zbieraczy lokują się między 1,5- 1,9 × BMR dla kobiet i 1,7- 2,1 × BMR dla
mężczyzn. Tymczasem pędzący wybitnie siedzący tryb życia naukowiec, bądź pracownik
biurowy, charakteryzuje się DEE na poziomie około 1,3 × BMR . Na pierwszy rzut oka
wartość ta nie różni się w radykalny sposób od DEE ludzi sprzed epoki agrarnej. Jest
to spowodowane dwoma czynnikami. Przede wszystkim BMR naszych paleolitycznych
przodków był wyższy o 20-30% w porównaniu do współczesnego człowieka o podobnej
masie ciała, a zatem wartość stosunku DEE/BMR jest w odniesieniu do naszych
przodków zaniżana. Wiąże się to z ich proporcjonalnie większym umięśnieniem pod-
noszącym poziom BMR, przy jednocześnie znacznie niższym otłuszczeniu (Ruff 2000).
Kolejnym, istotnym czynnikiem jest stosunkowo niewielki wpływ, jaki na wzrost DEE
człowieka wywierają metaboliczne koszty chodu bądź stosunkowo powolnego biegu,
które składały się na styl życia łowców-zbieraczy. Wynika to z dyskutowanego wyżej,
zadziwiająco dobrego przystosowania ludzkiego ciała do tego typu aktywności ruchowej.
Stąd też jedynie DEE najbardziej wytrwałych współczesnych amatorów aktywności
fizycznej, przemierzających dziennie co najmniej 12 km, jest równoważne 1,8 × BMR
i odpowiada poziomowi wydatków energetycznych charakteryzujących paleolitycznych
łowców-zbieraczy. To porównanie wskazuje na zasadniczą przyczynę, dla której tylko
nieliczni z nas są w stanie równoważyć budżet energetyczny za pomocą codziennych,
krótkich spacerów czy też przejażdżki na rowerze. Sugeruje ono również, że szeroko
propagowane zalecenie poświęcania co najmniej pół godziny dziennie na umiarkowaną
aktywność ruchową jest dalekie od intensywności, do której najprawdopodobniej
jesteśmy ewolucyjnie przystosowani (Blair i in. 2004, przegląd w: Eaton i in. 2002a, b).
Oszczędny genotyp?
Nie ulega już wątpliwości, że skłonność do gromadzenia zbędnych kilogramów jest
w dużej mierze determinowana genetycznie (Perusse i in. 2005). Z ewolucyjnego punk-
tu widzenia determinacja ta jest niezwykle intrygująca. Niebywałe rozpowszechnienie
[ Pobierz całość w formacie PDF ]