Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Beztlenowe wielokomórkowce
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Ironman, ultramaraton w Dolinie Śmierci czy wyścig Tour de France testują granice ludzkiej wytrzymałości. Niektórzy twierdzą, że granice te istnieją jedynie w głowie, jednak naukowcy właśnie określili, gdzie się one znajdują.
Uczeni z Duke University, badając wydatki energetyczne osób biorących udział w najbardziej wymagających wydarzeniach sportowych, stwierdzili, że u każdego człowieka występuje ten sam limit metaboliczny, czyli maksymalny poziom wysiłku, jaki może on długoterminowo wytrzymać. Okazuje się, że w przypadku wysiłku fizycznego trwającego całymi dniami, tygodniami i miesiącami, człowiek może spalać kalorie w tempie nie przekraczającym 2,5-krotności tempa spalania kalorii w czasie spoczynku.
Uczeni zauważyli, że nawet najlepiej wytrenowany ultramaratończyk nie jest w stanie przekroczyć tej granicy.
To definiuje możliwości fizyczne człowieka, mówi współautor badań, profesor antropologii ewolucyjnej Herman Pontzer.
Gdy przekraczamy wspomnianą granicę 2,5-krotności zużycia kalorii w spoczynku, organizm zaczyna rozkładać własne tkanki, by uzupełnić deficyt energii.
Naukowcy uważają, że granica wydolności jest określana przez zdolność jelit to przyswajania pokarmu. To zaś oznacza, że nawet jeślibyśmy więcej jedli podczas wzmożonego wysiłku, nie jesteśmy w stanie przesunąć tej magicznej granicy. Po prostu istnieje górny pułap kalorii, jakie może przyswoić nasz układ pokarmowy, mówi Pontzer.
W ramach swoich badań naukowcy przyjrzeli się grupie biegaczy biorących udział w 2015 Race Across the USA. To liczący niemal 5000 kilometrów bieg z Kalifornii do Waszyngtonu. Uczestnicy biegną przez 5 miesięcy pokonując co tydzień trasę 6 maratonów. Pod uwagę wzięto też inne wymagające energetycznie przedsięwzięcia, jak np. 100-milowe ultramaratony górskie czy ciążę.
Gdy przeanalizowano dane na temat wydatków energetycznych w czasie okazało się, że początkowy wysiłek metaboliczny był wysoki, jednak z czasem nieuchronnie spadał do poziomu 2,5-krotności wysiłku metabolicznego w czasie spoczynku i pozostawał na tym poziomie do końca. Naukowcy analizowali też próbki moczu pobrane od zawodników na początku i na końcu Race Across the USA. Okazało się,że po 20 tygodniach biegu sportowcy spalali dziennie o 600 kalorii mniej niż można się było tego spodziewać po długości przebytej trasy. To sugeruje, że organizm celowo ogranicza metabolizm, by utrzymać go na poziomie koniecznym do przetrwania.
To wspaniały przykład ograniczenia wydatkowania energii, gdzie organizm ma ograniczone możliwości odnośnie maksymalnych poziomów wysiłku przez dłuższy czas, mówi współautorka badań, Caitlin Thurber. Możemy biec sprintem przez 100 metrów, ale spokojnym tempem przebiegniemy wiele kilometrów, prawda? Ta zasada działa również tutaj, dodaje profesor Pontzer.
Analiza wydatków energetycznych we wszystkich przypadkach długotrwałego wysiłku dawała taki sam wykres w kształcie litery L. Niezależnie od tego czy analizowano podróż po mroźnej Antarktydzie, gdzie uczestnicy całymi dniami ciągnęli ważące setki kilogramów sanie, czy też odbywający się w upale Tour de France. Takie wyniki zaś stawiają pod znakiem zapytania pojawiające się wcześniej tezy, których autorzy wiązali wytrzymałość człowieka ze zdolnością do regulowania temperatury organizmu.
Co interesujące, maksymalne możliwe wydatki energetyczne wytrenowanych ultramaratończyków były jedynie nieco wyższe niż maksymalne poziomy metaboliczne kobiet w ciąży. To zaś sugeruje, że ten sam mechanizm, który ogranicza wydolność sportowców może wpływać na inne aspekty życia, jak na przykład na maksymalne rozmiary dziecka w łonie matki.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Lenistwo może być, przynajmniej w przypadku małży i ślimaków, pomocne w przetrwaniu. Takie wnioski płyną z badań przeprowadzonych na University of Kansas, w czasie których przeanalizowano dane dotyczące metabolizmu 299 gatunków żyjących od pliocenu (ok. 5 milionów lat temu) do dzisiaj. Okazało się, że szybszy metabolizm wiązał się z większym ryzykiem wyginięcia gatunku.
Zastanawialiśmy się, czy można wyliczyć prawdopodobieństwo wyginięcia gatunku na podstawie ilości energii, jakie pobierają jego przedstawiciele. Okazało się, że istnieją różnice pomiędzy gatunkami mięczaków, które wyginęły w ciągu ostatnich 5 milionów lat, a tymi, które do dzisiaj przetrwały. Te gatunki, które wyginęły, miały zwykle wyższy metabolizm niż te, które przetrwały. Te organizmy, które mają mniejsze potrzeby energetyczne wydają się mieć większe szanse na przetrwanie, mówi główny autor badań, Luke Stortz z Instytutu Bioróżnorodności i Muzeum Historii Naturalnej University of Kansas.
Może najlepsza długoterminowa strategia dla zwierząt, to jak największe lenistwo. Im wolniejszy metabolizm, tym większe prawdopodobieństwo, że gatunek przetrwa. Może zamiast „przetrwaniu najsprawniejszych” najlepszą metaforą ewolucji jest „przetrwanie najbardziej leniwych” lub przynajmniej „przetrwanie powolnych”, zastanawia się inny autor badań, profesor Bruce Liebermann.
Uczeni podkreślają, że ich praca może pomóc w przewidywaniu, które gatunki mogą wyginąć w obliczu zmian klimatycznych. Mamy tutaj do czynienia z potencjalnym czynnikiem pozwalającym przewidzieć szanse przetrwania gatunku. [...] Gatunki o szybszym metabolizmie są bardziej narażone na wyginięcie. To kolejne narzędzie w pracy naukowca. Zwiększa ono nasze rozumienie mechanizmów stojących za wyginięciami i pozwala lepiej przewidzieć ryzyko dla poszczególnych gatunków, dodaje Stortz.
Wyższy metabolizm tym bardziej narażał gatunek na wyginięcie, im mniejszy habitat gatunek zajmował. Jeśli gatunek był rozprzestrzeniony po większym obszarze, tempo metabolizmu odgrywało mniejszą rolę. U szeroko rozpowszechnionych gatunków nie było widać tej samej zależności pomiędzy tempem metabolizmu a ryzykiem wyginięcia, co u gatunków zajmujących mniejsze obszary. Dystrybucja gatunku jest ważnym elementem ryzyka wyginięcia. Jeśli należysz do gatunku występującego na małym terenie i mającego szybki metabolizm, ryzyko wyginięcia jest bardzo duże, stwierdza uczony.
Naukowcy odkryli też, że łączne tempo metabolizmu dla grup gatunków pozostaje stałe, nawet gdy jedne gatunki znikają, a inne się pojawiają. Jeśli popatrzymy na wszystkie grupy gatunków i na wszystkie gatunki w danej grupie, to średnie tempo metabolizmu pozostaje niezmienne. [...] To była niespodzianka. Można było się spodziewać, że w miarę upływu czasu średni poziom metabolizmu gatunków będzie się zmieniał. Tymczasem na przestrzeni milionów lat pozostaje on taki sam, pomimo tego, że wiele gatunków wyginęło.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Gdy zdrowa, ale nieaktywna osoba zacznie się ruszać, błyskawicznie zmienia się ekspresja genów w mięśniach szkieletowych. Naukowcy z Karolinska Institutet podkreślają, że to kwestia minut i wystarczy godzina ćwiczeń, by wzrosła aktywność genów wspomagających rozkład tłuszczów (Cell Metabolism).
Nasze mięśnie są naprawdę plastyczne - twierdzi prof. Juleen Zierath. Szwedzi wykazali, że w DNA pobranym z mięśni szkieletowych ludzi, którzy właśnie ćwiczyli, jest mniej grup metylowych niż przed ćwiczeniami. Zmiany zachodzą w obrębie pasm DNA stanowiących "lądowisko" dla czynników transkrypcyjnych, które biorą udział we włączaniu genów odpowiedzialnych za adaptację mięśni do aktywności fizycznej.
Badając zmiany epigenetyczne zachodzące wskutek forsownych ćwiczeń, Zierath, Romain Barrès i inni wykonali biopsje mięśnia udowego 8 mężczyzn, którzy prowadzili raczej siedzący tryb życia. Okazało się, że grupa metylowa zniknęła z kilku genów zaangażowanych w metabolizm tłuszczów. Demetylacja pozwalała na produkcję większej ilości białek.
Zespół uważa, że za zaobserwowane zjawisko może odpowiadać uwalnianie jonów wapnia przez retikulum endoplazmatyczne komórek mięśniowych (ER zachowuje się tak pod wpływem potencjału czynnościowego, tutaj wywołanego ćwiczeniami). Kiedy pobrane próbki wystawiono na oddziaływanie kofeiny, która zwiększa poziom wapnia w mięśniach, także zaszła demetylacja. Zierath nie zaleca jednak zastępowania ruchu filiżanką kawy, bo mała czarna nie zapewnia pozostałych korzyści wynikających z ćwiczenia.
Od jakiegoś czasu wiadomo, że ćwiczenia wywołują w mięśniach zmiany, w tym nasilenie metabolizmu cukrów i tłuszczów. My odkryliśmy, że najpierw zachodzą zmiany w metylacji. Co ciekawe, kiedy w laboratorium doprowadzano do skurczów mięśni, zachodziły identyczne zmiany epigenetyczne.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Jeśli deser stanowi część zbilansowanego śniadania, które zapewnia ok. 600 kilokalorii i uwzględnia zarówno białka, jak i węglowodany, nie tylko nie prowadzi do tycia, ale w dłuższej perspektywie pomaga nawet schudnąć.
Naukowcy z Uniwersytetów w Tel Awiwie i Jerozolimie tłumaczą, że słodka przekąska powinna trafić do porannego menu, bo wtedy metabolizm jest najintensywniejszy. Profesor Daniela Jakubowicz podkreśla, że całkowite eliminowanie słodyczy może wytworzyć psychologiczne uzależnienie od nich, a deser w ramach śniadania pozwala eliminować zachcianki na późniejszych etapach dnia. Choć niskokaloryczna i niskowęglowodanowa dieta jest początkowo skuteczna, ludzie często ją zarzucają przez symptomy przypominające odstawienie.
Podczas 32-tygodniowego studium 193 otyłych, niechorujących na cukrzycę ochotników podzielono na dwie grupy. Jedna - eksperymentalna - jadała wysokobiałkowe i wysokowęglowodanowe śniadanie (600 kcal), a na nie obowiązkowo również słodycze: ciastka, ciasto lub czekoladę. Druga - kontrolna - spożywała niskowęglowodanowe śniadania (300 kcal), w których nie uwzględniano słodyczy. Dzienna energetyczność wszystkich posiłków była dla całej próby taka sama. Dla mężczyzn 1600 kcal, a dla kobiet 1400.
Po 16 tygodniach przedstawiciele obu grup zrzucili średnio 15 kg. W drugiej połowie studium wszystko się jednak zmieniło. Członkowie z niskokalorycznymi śniadaniami przytyli średnio 10 kg, podczas gdy rozkoszujący się na śniadanie deserem nadal chudli - śr. 6,8 kg. Gdy porównania przeprowadzono po 32 tyg., okazało się, że grupa z obfitszymi i słodkimi śniadaniami schudła przeciętnie 18 kg więcej. Poza tym dłużej unikała efektu jo-jo.
Mimo identycznej liczby spożytych kalorii, osoby z grupy niskowęglowodanowej były mniej usatysfakcjonowane i czuły, że nie osiągnęły sytości. Skutek? Zwiększona podatność na pokusy. Dla odmiany w grupie węglowodanowej, jeśli w ogóle w ciągu dnia pojawiały się jakieś zachcianki, to naprawdę niewiele.
Prof. Jakubowicz opowiada, że śniadanie dlatego m.in. jest tak ważne, że ze wszystkich posiłków najsilniej obniża poziom hormonu głodu - greliny. Choć jego stężenie rośnie przed każdym posiłkiem, w czasie śniadania spada w największym stopniu.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Poza niedźwiedziami duże ssaki Europy Środkowej pozostają aktywne przez cały rok. W jaki sposób np. jelenie są w stanie przetrwać na zapasach tłuszczu? Obniżają tętno i temperaturę w kończynach. Jak widać, przechłodzone stopy nie zawsze są czymś niepożądanym...
Christopher Turbill i zespół z Uniwersytetu Weterynaryjnego w Wiedniu umieścili w żwaczach 15 samic jelenia specjalne nadajniki. Dzięki temu mogli przez 18 miesięcy, w tym 2 zimy, monitorować nie tylko tętno, ale i temperaturę żołądka. Zwierzęta żyły w prawie naturalnych warunkach, ale ściśle kontrolowano spożywane przez nie pokarmy, m.in. ilość i zawartość białka. Poza tym Austriacy śledzili temperaturę otoczenia i wykorzystywali dobrodziejstwa modelowania statystycznego, by oddzielić wpływ różnych czynników, np. połykania śniegu, na metabolizm.
Okazało się, że tętno jeleni spadało w zimie bez względu na to, ile pokarmu spożywały. Liczba uderzeń serca obniżała się stopniowo z 65-70 w maju do ok. 40 zimą, nawet jeśli zwierzętom dostarczano dużo wysokobiałkowej paszy. Tętno jest dobrym wskaźnikiem metabolizmu, a więc jego spadek pokrywał się idealnie z okresem, kiedy zwykle pożywienia brakuje - mimo że nasze zwierzęta zawsze mają co jeść. To pokazuje, że jelenie są w jakiś sposób zaprogramowane na zachowywanie rezerw w czasie zimy.
Znaczny wzrost tętna na wiosnę w okresie rozrodu nie był związany ze zmianą w dostępności pokarmu, dlatego należy go uznać za kolejny element wrodzonego programu. Tak jak naukowcy przewidywali, obniżenie zimą racji żywnościowych jeleni prowadziło do jeszcze większego obniżenia tętna. Co ciekawe, podobny efekt odnotowano również latem. Sugeruje to, że wywołuje go nie tylko spadek natężenia trawienia. Jelenie muszą aktywnie ograniczać metabolizm w odpowiedzi zarówno na zimę, jak i niedobory pożywienia w innych porach roku.
Austriacy ustalili, że spadkowi tętna towarzyszyło obniżenie temperatury żołądka. Oznacza to, że jelenie dostosowują wydatkowanie energii, regulując produkcję wewnętrznego ciepła. Ponieważ okazało się, że stosunkowo nieduże zmiany w temperaturze żołądka wpływały na metabolizm silniej niż można by się spodziewać, należało przypuszczać, że istnieje jakiś dodatkowy mechanizm oszczędzania energii.
W ramach wcześniejszych badań zademonstrowano, że jelenie potrafią skutecznie obniżać temperaturę kończyn i innych wystających części ciała, odpowiedzi na pytanie od dodatkowy mechanizm chłodzący trzeba zatem poszukiwać właśnie tutaj. W tym kontekście nieznaczny spadek temperatury żołądka stanowi zaledwie zmianę towarzyszącą.
Jeden z członków zespołu, Walter Arnold, sądzi, że duże zwierzęta wykorzystują do chłodzenia swoje gabaryty. Umożliwiają im drastyczne ograniczenie metabolizmu bez konieczności dużego zmniejszania temperatury wewnętrznej. Wystarczy chłodzenie peryferyjne.
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.