王安逸

相比我們强壮的祖先，现代人类的力量实在是太弱。1964年，苏联人类学家德贝茨比较了2855具人类标本的胫骨、肱骨和股骨的尺寸数据。这些骨骼标本来自中亚、中欧、北欧和非洲，样本年代从中石器时代一直到中世纪。德贝茨通过比较得出结论：在人类演化过程中，肌肉力量总体呈下降趋势。例如，3500年前生活在阿尔泰山脉（俄罗斯）的古人肌肉力量可以媲美现代男子举重运动员。

2014年，英国剑桥大学科学家麦金托什在对距今7300年～1170年、生活在中欧地区的古人类的大腿骨和胫骨进行分析后发现，当时男性农夫股骨骨密度与剑桥大学学生越野跑运动员的接近。他认为，古人类从追捕野兽转向种植谷物而导致人类（尤其是男性）的下肢力量和整体运动能力逐渐下降。

如果再往前比，现代人（即智人）的力量更无法与已经灭绝的人属动物——尼安德特人（简称“尼人”）相比。虽然智人在智力、耐力和身高等方面都超过尼人，但尼人的骨盆宽度、关节和四肢骨骼的横截面积都超过智人，这表明他们的力量也超过智人。以野牛等大型哺乳动物为猎物的尼人可以驮着动辄数百千克的猎物回洞穴。即便是奥运会女子举重冠军，可能也难以在掰手腕比赛中赢过一个强壮的女性尼人。尼人的祖先——海德堡人不但比现代人类更健壮，而且海德堡人男性平均身高更是超过1.8米。在海德堡人遗址掘出了象、犀牛等大型猎物的骨骼。运动量的下降导致现代人更容易患上骨质疏松症、肥胖，以及其他一大堆相关疾病。

人类肌肉力量不如猩猩

不要说放眼整个动物界，仅仅是在灵长目中，现代人类的肌肉力量也是很弱的。山地大猩猩是灵长目动物中体格最健壮的，平均体重195千克，差不多相当于3个成年男性的体重。据《吉尼斯世界纪录大全》记载，一头银背山地大猩猩曾经抬起过815千克的重物。科学家估算出山地大猩猩的平均力量是人类成年男性的5～9倍。

人类的肌肉力量甚至比不过黑猩猩这种看似力量不强的灵长目动物。2017年，美国密歇根州立大学科学家对比了黑猩猩和人类的肌肉收缩力量。结果显示，黑猩猩肌肉的输出力量峰值是同等体积人类肌肉的1.35倍，原因是黑猩猩肌肉中快速抽动纤维的比例高于人类肌肉。快速抽动纤维能产生强大爆发力，猎豹等善于高速奔跑的动物肌肉中就含有很高比例的快速抽动纤维。

虽然人类在力量上远远落后于大多数灵长目动物，但我们消耗的能量却是最多的。即便去除体型和日常活动差异的影响，人类成年人的平均总能量消耗（基础代谢消耗能量加食物生热作用再加身体活动能量消耗）还是比黑猩猩高400千卡（1千卡=4186.8焦），比大猩猩高635千卡，比红毛猩猩高820千卡。肌肉是消耗能量最多的组织，人类的肌肉比例在四种动物中最低，却拥有最高的平均总能量消耗，这是为什么？答案是我们的大脑消耗了许多能量。普通人的大脑质量虽然仅占体重的2%，消耗的能量却占人体每日总消耗能量的20%。

动物天生肌肉更发达

动物几乎不用锻炼就能获得让人类羡慕不已的肌肉。成年狮子白天除了寻找食物，大部分时间都在休息，但它们照样有发达的肌肉。其实，不仅野生动物可以“不劳而获”，而且许多驯化后的家养动物也有爆发力十足的肌肉，比如大多数时间都在休息和闲逛的家猫。即便是外号“闪电”的世界短跑名将尤塞恩·博尔特（最高奔跑时速44.72千米）也别想追上一只撒腿飞奔的家猫（最高奔跑时速60千米）。鸟类甚至只需要吃就能增肌。每年，白颊黑雁要进行3000多千米的迁徙。它们在迁徙前什么准备活动也不用做，只需不停地“吃吃吃”，为长距离迁徙储备能量。除了脂肪，它们用于飞行的肌肉量也会增加。

1997年，美国约翰·霍普金斯大学科学家运用基因敲除技术敲除了小鼠体内的GDF-8（即生长/分化因子-8，现统称肌肉生长抑制素）基因。结果，敲除基因的小鼠比同龄同品种小鼠的肌肉体积增加了1～2倍，肌纤维数量增加了73%。除了基因敲除手段，自然突变也会导致一些动物无法合成GDF-8，从而使肌肉生长失控。比利时蓝牛、非洲山地大猩猩和澳大利亚红大袋鼠是这方面的典型例子，它们不用锻炼就拥有一身发达的肌肉。

GDF-8还会影响人类。2004年，科学家发现一名德国男童缺少GDF-8基因，这导致他从出生起肌肉体积和力量就远超同龄男童：4岁时他就可以每只手各平举一只3千克哑铃。GDF-8水平决定着动物肌肉发育程度，一些动物因为体内无法合成GDF-8而形成硕壮肌肉组织。但肌肉过多意味着需要摄入更多食物，同时会增加早衰风险。不过，肌营养不良症患者可以通过抑制GDF-8来缓解症状。在临床试验中，服用了GDF-8抑制剂的患者大多都恢复了部分肌肉功能。

肌肉生长：修复和融合

肌肉细胞占普通人体重的1/3～1/2，但肌肉细胞的生长过程很特殊，需要经历刺激一断裂一修复的过程。要让肌肉变大，就需要让肌肉承受超过平时的压力，这会让一些肌肉纤维断裂。在肌肉纤维断裂后48小时内，成肌细胞会修复肌肉纤维。为了避免日后肌肉纤维再次断裂，肌肉纤维会变得更粗壮，这就是肌肉变大的秘密。

人体的每块肌肉都由许多肌肉纤维构成，每个肌肉纤维由许多成肌细胞融合而成。由此，成百上千的单个肌肉细胞可以形成一个整体，在神经细胞的控制下收缩发力。2011年，为了了解成肌细胞的融合过程，约翰·霍普金斯大学科学家对发育中的果蝇胚胎进行了观察。他们发现，在成肌细胞融合过程中，有些成肌细胞（静态成肌细胞）待在原地不动，另一些成肌细胞（迁移成肌细胞）则会逐渐迁移。通过电子显微镜，科学家发现一些迁移中的成肌细胞向外伸出手指状的突触（突触类似爬行足，也被称为“伪足”），并侵入静态成肌细胞。迁移成肌细胞的每个“手指”周围会逐渐形成一个圆环。在出现圆环的区域，细胞膜开始相互融合。最后，果蝇胚胎中不同的成肌细胞融合形成肌肉纤维。科学家认为，这应该也是人类成肌细胞的融合机制。

维持肌肉，人比动物更辛苦

人类不但增肌很麻烦，维持肌肉也很辛苦，这是因为人类只要不运动的话肌肉就会萎缩。为了维持肌肉，职业运动员付出了大量努力。美国篮球运动员马龙长期坚持背负阻力伞逆风奔跑，这个训练方法后来被不少运动员效仿。葡萄牙足球运动员克里斯蒂亚诺·罗纳尔多为了维持体能，每天花3～4小时用于锻炼。

不过，维持肌肉这件在人类看来无比辛苦的事，地松鼠睡着都能完成。2013年11月～2014年4月，在加拿大多伦多大学分子遗传学家科恩的实验室里，一只十三线地松鼠进行了连续6个月的冬眠。它一醒来后就能奔跑、跳跃，其肌肉几乎没有萎缩。这在人类看来简直是“超能力”，因为如果一个健康人连续卧床6个月，其大部分肌肉就会大幅萎缩，醒来后别说活蹦乱跳，可能就连站立都成问题。

通过进一步分析，科恩发现这只松鼠肌肉细胞中血清和糖皮质激素调节蛋白激酶1（简称SGKI）的水平比进入冬眠前明显增加。科恩认为，SGKI是动物维持肌肉、抑制肌肉纤维萎缩的重要因素。实验显示，被敲除SGKI基因的小鼠出现肌肉萎缩，基础代谢下降，更容易肥胖;而如果强化SGKI基因表达，结果则完全相反——小鼠的药物诱导性肥胖甚至得到缓解。

先天和后天

我们怎么知道自己有没有成为运动员的天赋？2008年，一家美国公司推出了一套基因测试服务：只需要用棉签在你的口腔内擦拭几下，将棉签寄回公司，几周后就你能知道自己是否适合在运动事业上发展。事实上，该公司通过解读人类11号染色体上的ACTN3基因来判断你是否具有优秀的肌肉爆发力。

ACTN3基因又被称为“冠军基因”，它有X和R两种变体。最初发现这个基因与运动表现有关的是澳大利亚科学家。2003年，澳大利亚体育研究院的科学家选择了301名优秀运动员，并按照运动类型将他们分为考验爆发力的冲刺组和考验耐力的耐力组，同时还选择436名健康成年人和儿童作为对照组。所有参与者都提交自己的基因样本。基因测试结果显示：冲刺组中，92%的男性运动员和100%的女性运动员携带R变体;耐力组携带R变体的比例低于冲刺组;对照组只有16%的人携带R变体。科学家由此了解到：携带R变体的人具有强大爆发力，携带纯合子（RR）的运动员比携带杂合子（Rx）的运动员肌肉爆发力更强。今天，ACTN3基因被越來越多体育机构作为筛选有潜力运动员的依据，该基因也是人类发现的第一个与运动表现有关的基因。

此外，人体内的肌肉生长抑制素也决定着我们的肌肉量上限。健美运动要想成效显著，除了需要科学的饮食和训练计划，还需要一些天赋。例如，曾连续七届摘得“奥林匹亚先生”桂冠、被誉为健美界传奇的美国著名健美选手施瓦辛格15岁就开始系统健身训练，只用了一年时间就达到专业健美运动员水准。又如被誉为“健美之王”的库尔曼的母亲是个普通家庭妇女，肌肉却很发达。许多健美运动员体内肌肉生长抑制素水平很低，甚至为零，这让他们天生比别人更强壮。

健康生活离不开肌肉

多项研究证实，肌肉萎缩和抑郁症风险有关。肌肉萎缩在抑郁症患者中很常见，许多抑郁症病人表示自己有不同程度的肌肉疼痛。科学家建议抑郁症患者进行适度锻炼。

2014年，瑞典著名医学机构卡罗林斯卡学院的科学家发现，锻炼的确可以缓解由压力引发的抑郁症。科学家原本以为肌肉能分泌一种抗抑郁成分，但小鼠实验显示锻炼后肌肉产生的PGC-lal蛋白可促进酶将犬尿氨酸这种促抑郁物质转化为犬尿喹啉酸（犬尿氨酸的另一种形态）。因为犬尿喹啉酸无法通过血脑屏障进入大脑，所以也就不会让人抑郁。

锻炼肌肉能提高基础代谢率，这是因为肌肉需要消耗的能量大于脂肪：1千克肌肉每天消耗的能量是1千克脂肪的3～4倍。也就是说，肌肉率高的人即便躺着什么都不做，消耗的能量也比普通人高。锻炼肌肉还能有效稳定血糖。肌肉是人体内最大的“糖原仓库”。增加肌肉比例不但能增加储存葡萄糖的能力，而且能提升细胞对胰岛素的敏感度，这有助于稳定血糖，让人远离糖尿病。

（责任编辑王川）