بدن انسان در شرایط فشار فیزیکی طاقت فرسا از مکانیزمی به نام اولویت بندی بدن در شرایط سخت استفاده می کند تا انرژی محدود خود را میان عملکردهای حیاتی تقسیم کند؛ در این حالت، سیستم ایمنی برای بقای فوری در اولویت قرار گرفته و فرآیندهای غیرضروری تری مانند تولیدمثل و ترمیم بافت ها موقتا تضعیف می شوند.
یه مطالعه جدید که در مجله Evolutionary Human Sciences منتشر شده، نشون میده که وقتی بدن انسان تحت فشار فیزیکی شدیدی قرار می گیره، تمایل داره دفاع ایمنی رو نسبت به بقیه عملکردهای بیولوژیکی پایه مثل تولیدمثل و ترمیم بافت ها در اولویت قرار بده. این یافته ها نشون میدن که بیولوژی تکاملی ما طوری برنامه ریزی مون کرده که در دوره های خستگی مفرط، انرژی محدود رو به نیازهای ضروری برای بقای فوری اختصاص بدیم، که این خود نمونه ای از اولویت بندی بدن در شرایط سخت است. این تحقیق به دانشمندان کمک می کنه تا ریشه های عمیق سازگاری انسان و مدیریت انرژی رو بهتر درک کنن.
دانشمندان این تحقیق رو برای آزمایش یه ایده اصلی در زیست شناسی به نام “نظریه تاریخچه زندگی” انجام دادن. این نظریه میگه که همه موجودات زنده ذخیره انرژی محدودی دارن که باید اون رو بین نیازهای بیولوژیکی مختلف تقسیم کنن. این نیازها معمولا شامل دفاع, نگهداری فیزیکی، ذخیره انرژی و تولیدمثل میشن.
در دوره های کمبود شدید انرژی، بدن برای زنده موندن مجبوره بین بخش های مختلف تعادل برقرار کنه (یا به اصطلاح معامله کنه). ایده اصلی اینه که منابع محدود به سمت سیستم هایی از بدن هدایت میشن که بیشترین فایده رو برای بقای فوری دارن.
با وجود اینکه زیست شناس ها این تعادل های بیولوژیکی رو در حیواناتی مثل حشرات و پرنده ها ثبت کردن، اما شواهد واضح در مورد انسان ها کم بوده. مطالعات مشاهده ای روی انسان ها معمولا نمی تونن این تعادل ها رو به خوبی نشون بدن، چون تفاوت های فردی در سلامت و رژیم غذایی باعث میشه نحوه تغییر منابع داخلی بدن پنهان بمونه.
برای دور زدن این مشکل، دانشمندان سراغ ورزشکارای “اولترا استقامتی” رفتن. مسابقاتی مثل اولتراماراتن های چند روزه، فیزیولوژی انسان رو به مرزهای نهاییش می رسونن و یه کمبود انرژی موقتی اما شدید ایجاد می کنن. این وضعیت فیزیکی فوق العاده یه فرصت ایجاد می کنه تا ببینیم بدن انسان وقتی به لبه پرتگاه می رسه، چطور به طور طبیعی اولویت بندی انرژیش رو تغییر میده و اولویت بندی بدن در شرایط سخت را به نمایش می گذارد.
تصویر زیر به خوبی نشان دهنده فشاری است که فعالیت های استقامتی بر بدن انسان وارد می کنند و چالش های فیزیولوژیک را به تصویر می کشد.
در واقع این تصویر نمایانگر لحظاتی است که بدن باید میان بقا و سایر فعالیت ها، انتخاب های دشواری انجام دهد.
دنی لانگمن، نویسنده مطالعه، مدرس ارشد فیزیولوژی تکاملی انسان در دانشگاه لافبورو و یکی از رهبران آزمایشگاه اکوفیزیولوژی تکاملی انسان، گفت: «انگیزه این تحقیق هم کنجکاوی علمی بود و هم تجربه شخصی. من خودم به عنوان یه ورزشکار استقامتی (که چندین رکورد جهانی گینس رو ثبت کردم و سریع ترین زمان های شناخته شده در قایقرانی اقیانوسی و شنای فوق استقامتی رو دارم)، تاثیر فیزیکی و روانی اینجور مسابقات رو از نزدیک لمس کردم.»
«نظریه تاریخچه زندگی پیش بینی می کنه که وقتی انرژی کمیاب میشه، بدن ما “تصمیمات” استراتژیکی در مورد محل تخصیص منابع محدود می گیره و عملکردهای حیاتی برای بقای فوری رو به اون هایی که میشه به تعویق انداخت، ترجیح میده. این رویکرد همان اولویت بندی بدن در شرایط سخت است. با اینکه این ایده در زیست شناسی تکاملی محوریه و در گونه های دیگه به خوبی ثابت شده، اما ما فاقد شواهد تجربی روشن در مورد وقوع این تعادل ها در انسان بودیم. چالش اصلی هم اخلاقی بود؛ چون ما نمی تونیم برای آزمایش این نظریه، آدم ها رو گشنه نگه داریم.»
«ورزشکارای استقامتی یه راه حل منحصربه فرد ارائه دادن: اونا داوطلبانه تحت استرس انرژی شدیدی در شرایط کنترل شده و قابل اندازه گیری قرار می گیرن. این به ما اجازه داد تا مشاهده کنیم وقتی بدن انسان به مرزهای نهاییش می رسه، چطور در لحظه بین نیازهای فیزیولوژیکی مختلف مثل دفاع ایمنی، تولیدمثل، ذخیره انرژی و نگهداری بافت ها تصمیم گیری می کنه.»
برای این مطالعه، دانشمندان 147 ورزشکار استقامتی شامل 107 مرد و 40 زن رو انتخاب کردن. این شرکت کننده ها در یکی از پنج مسابقه طاقت فرسای چندروزه در شرایط محیطی بسیار سخت شرکت کرده بودن. چهار مورد از این مسابقات اولتراماراتن پیاده روی در فنلاند، پرو، اسپانیا و نپال بود. پنجمین مسابقه هم یه رقابت قایقرانی اقیانوسی چند هفته ای در اقیانوس اطلس بود.
دانشمندان اندازه گیری های فیزیکی، نمونه های بزاق و خون ورزشکارا رو یک تا دو روز قبل از شروع مسابقات شون جمع آوری کردن. بعدش بلافاصله یا یک روز بعد از اینکه ورزشکارا از خط پایان رد شدن، سری دوم نمونه ها رو گرفتن. این کار به محقق ها اجازه داد تا تغییرات طیف گسترده ای از نشانگرهای بیولوژیکی رو در طول فشار فیزیکی شدید ردیابی کنن.
اول، محقق ها استرس انرژی عمومی رو با ردیابی تغییرات توده بدنی و کورتیزول اندازه گیری کردن. کورتیزول هورمون اصلی استرسه که بدن برای کمک به بسیج انرژی ترشح می کنه. دانشمندان همچنین نشانگرهای بیولوژیکی خاص مربوط به چهار حوزه کلیدی دفاع، ذخیره سازی، تولیدمثل و نگهداری رو ردیابی کردن.
برای نظارت بر بخش دفاعی، سطح اینترلوکین-6 رو اندازه گیری کردن، پروتئینی که فعال شدن سیستم ایمنی و التهاب رو نشون میده. اونا همچنین توانایی سرم خون ورزشکارا رو برای از بین بردن باکتری ها و تخریب گلبول های قرمز آسیب دیده در شرایط آزمایشگاهی تست کردن.
برای ارزیابی ذخیره انرژی، دانشمندان شاخص توده چربی شرکت کننده ها رو محاسبه و سطح لپتین اون ها رو اندازه گیری کردن. لپتین هورمونیه که توسط بافت چربی تولید میشه و وضعیت ذخایر انرژی بدن رو به مغز مخابره می کنه.
برای بررسی سرمایه گذاری تولیدمثلی، تیم تحقیق سطح تستوسترون رو در مردان و زنان، و همچنین استرادیول رو که هورمون جنسی اصلی زنانه هست، در زنان بررسی کردن. در نهایت، با نگاه کردن به نشانگرهای آسیب بافتی و استرس اکسیداتیو، وضعیت نگهداری بیولوژیکی رو پایش کردن. استرس اکسیداتیو زمانی اتفاق می افته که بین رادیکال های آزاد مضر و آنتی اکسیدان هایی که اون ها رو خنثی می کنن، عدم تعادل ایجاد بشه.
برای ردیابی این نگهداری فیزیکی، اونا میوگلوبین رو تجزیه و تحلیل کردن، پروتئینی که وقتی عضله آسیب می بینه در خون آزاد میشه. اونا این مورد رو در کنار نشانگرهای دیگه ای که نشان دهنده آسیب سلولی و تجزیه غضروف بود، بررسی کردن.
دتی داده ها نشون میدن که شرکت در این مسابقات فوق سنگین باعث استرس انرژی عظیمی شده. ورزشکارا کاهش قابل توجهی در وزن بدن و توده چربی رو در کنار افزایش شدید هورمون استرس کورتیزول تجربه کردن.
در مواجهه با این کمبود شدید انرژی، بدن ورزشکارا تعادل های بیولوژیکی واضحی رو برقرار کرد. نشانگرهای مربوط به دفاع ایمنی به طور کلی افزایش یافتن یا ثابت موندن، به خصوص در ورزشکارای مرد. این نشون میده که بدن ذخایر انرژی رو به کاهش خودش رو به فعال نگه داشتن سیستم ایمنی و آماده بودن برای مبارزه با عفونت های احتمالی اختصاص داده.
در عین حال، سیستم های مربوط به ذخیره سازی، تولیدمثل و نگهداری به شدت سرکوب شدن. هم در مردان و هم در زنان شاهد افت شدید لپتین و توده چربی بودیم که نشون میده انرژی ذخیره شده به سرعت سوخته. نشانگرهای سرمایه گذاری تولیدمثلی هم کاهش یافت، به طوری که ورزشکارای مرد افت قابل توجهی در تستوسترون داشتن. این پدیده شباهت زیادی به علت مشکلات جنسی ناشی از اختلال تغذیه دارد که در آن هم بدن به دلیل کمبود منابع، سیستم تولیدمثل را سرکوب می کند.
همچنین به نظر می رسه بدن در طول مسابقات، نگهداری فیزیکی رو قربانی کرده. سطح میوگلوبین و سایر نشانگرهای استرس سلولی به شدت بالا رفت. این نشون میده که بدن در حال انباشت آسیب های ساختاری در عضلات و غضروف ها بوده، اما انرژی اضافی لازم برای ترمیم درست اون بافت ها رو در اون زمان نداشته.
لانگمن به سای پست گفت: «من واقعا از اینکه چقدر این الگو در شرایط متنوع (ورزشکارای مرد و زن، دونده ها و قایقران های اقیانوسی، مسابقات در قطب شمال و جنگل های آمازون) ثابت بود، تعجب کردم. با وجود این چالش های کاملا متفاوت، ما همون الگوی بنیادی رو دیدیم: عملکرد ایمنی به طور گسترده محافظت یا تقویت شد، در حالی که هورمون های تولیدمثلی و ذخایر انرژی کاهش پیدا کردن.»
به گفته لانگمن، قدرت و ثبات این اثر نشون میده که این تعادل های بیولوژیکی عمیقا در فیزیولوژی انسان ریشه دارن.
اولویت بندی بدن در شرایط سخت؛ سازگاری شگفت انگیز
«بدن ما به طرز شگفت انگیزی سازگاره، اما این سازگاری شامل انتخاب و تعادله. وقتی انرژی کمیاب میشه (چه به دلیل بیماری، ناامنی غذایی، ورزش شدید یا سایر استرس ها)، بدن شما به طور تصادفی از کار نمی افته. بلکه انتخاب های استراتژیک می کنه و عملکردهای بقای فوری مثل دفاع ایمنی رو در اولویت قرار میده، این نشان دهنده هوشمندی اولویت بندی بدن در شرایط سخت است، در حالی که موقتا سیستم های با فوریت کمتر مثل تولیدمثل و برخی فرایندهای ترمیم رو ضعیف می کنه.»
اهمیت درک اولویت بندی بدن در شرایط سخت
«این موضوع کاربردهای عملی داره: به توضیح این کمک می کنه که چرا ورزشکارایی که بیش از حد تمرین می کنن بیشتر دچار آسیب میشن، چرا استرس مزمن ممکنه بر باروری تاثیر بذاره و چرا افرادی که با عفونت ها مبارزه می کنن ممکنه وزن کم کنن و احساس خستگی داشته باشن. درک این تعادل ها می تونه به رویکردهای بهتر در سلامت عمومی، تمرینات ورزشی و مدیریت دوره های استرس فیزیولوژیکی کمک کنه.»
مثل هر تحقیق دیگه ای، اینجا هم نکاتی وجود داره. ورزشکارای استقامتی افراد بسیار آموزش دیده ای هستن، به این معنی که آمادگی جسمانی اونا ممکنه ازشون در برابر برخی عواقب منفی کاهش شدید انرژی محافظت کنه. افراد معمولی ممکنه تحت استرس مشابه، واکنش های بیولوژیکی متفاوتی نشون بدن.
لانگمن خاطرنشان کرد: «ما نمی گیم که ورزش های استقامتی فوق سنگین “طبیعی” هستن یا اینکه اجداد ما به طور روتین در فعالیت های مشابه شرکت می کردن. بلکه ما از این شرایط سخت به عنوان ابزاری برای آشکار کردن تعادل هایی استفاده می کنیم که در غیر این صورت تشخیص شون سخت بود. همچنین مهمه درک کنیم که بسیاری از نشانگرهای بیولوژیکی که ما اندازه گیری کردیم، چندین نقش فیزیولوژیکی دارن، بنابراین در حالی که ما اون ها رو در دسته های خاصی تقسیم کردیم، واقعیت پیچیده تر از این حرف هاست.»
«در نهایت، این ها پاسخ های کوتاه مدتی هستن که در عرض چند روز تا چند هفته اندازه گیری شدن؛ ما هنوز نمی دونیم که آیا ممکنه در طول استرس انرژی مزمن و طولانی مدت الگوهای متفاوتی ظاهر بشه، یا اینکه این تعادل ها چطور ممکنه در جمعیت های مختلف و مراحل مختلف زندگی متفاوت باشه.»
برای گسترش این موضوع، دانشمندان قصد دارن بررسی کنن که این انتخاب های بیولوژیکی در سنین مختلف و دوره های ریکاوری چطور تغییر می کنن.
لانگمن گفت: «سوالات مهمی باقی مونده در مورد اینکه چطور این الگوهای تعادل ممکنه در طول عمر انسان و در جمعیت های مختلف متفاوت باشه. آیا کودکان، سالمندان، زنان باردار یا افرادی با پیشینه های اجدادی مختلف، همون سلسله مراتب اولویت بندی بدن در شرایط سخت رو نشون میدن؟ در طول ریکاوری چه اتفاقی می افته؛ وقتی دوباره انرژی در دسترس قرار می گیره، این عملکردها با چه ترتیبی برمی گردن؟ آیا می تونیم تفاوت های فردی رو شناسایی کنیم که پیش بینی کنه چه کسی در برابر این تعادل ها تحت استرس آسیب پذیرتره؟»
«از نظر عملی، سوالات کلیدی عبارتند از: چطور می تونیم با دانشمندان ورزشی همکاری کنیم تا از این دانش برای بهینه سازی برنامه های تمرینی استفاده کنیم که خطر آسیب و عواقب سلامتی رو به حداقل برسونه؟ درک این تعادل ها چطور می تونه به رویکردهای بالینی برای بیمارانی که استرس فیزیولوژیکی ناشی از بیماری یا درمان رو تجربه می کنن، کمک کنه؟ به طور کلی، این تحقیق به سلامت عمومی تکاملی کمک می کنه؛ یعنی استفاده از درک ما از بیولوژی تکاملی انسان برای طراحی مداخلات بهداشتی بهتر. اگه بفهمیم بدن چطور به طور طبیعی منابع رو تحت استرس تخصیص میده، می تونیم به جای مبارزه با اون الگوها، با درک اولویت بندی بدن در شرایط سخت، با اون ها هماهنگ بشیم.»
در نهایت، این پروژه مزایای ادغام رشته های علمی مختلف برای مقابله با مسائل بهداشتی مدرن رو برجسته می کنه. لانگمن گفت: «این مطالعه نشان دهنده یک همکاری واقعی بین زیست شناسی تکاملی، علوم ورزشی و سلامت عمومیه. این نشون میده که دیدگاه های تکاملی فقط مربوط به گذشته باستانی ما نیستن، بلکه بینش های عملی در مورد چالش های سلامت مدرن ارائه میدن.»
«من به خصوص در مورد کاربردهای بالقوه هیجان زده هستم: کمک به ورزشکارا برای تمرین ایمن تر، درک اینکه چرا ناامنی غذایی چنین اثرات گسترده ای بر سلامت داره و کمک به رویکردهای بالینی برای بیمارانی که استرس فیزیولوژیکی ناشی از بیماری یا درمان رو تجربه می کنن. همچنین می خوام از ورزشکارایی که شرکت کردن قدردانی کنم؛ اونا در سخت ترین لحظات فیزیکی زندگیشون، خون دادن و تست ها رو تحمل کردن تا به علم کمک کنن. تعهد اونا انجام این تحقیق رو ممکن کرد.»
«نکته مهم دیگه اینکه، می خوام تاکید کنم این مقاله نتیجه یه همکاری طولانی مدت به رهبری پروفسور جی استاک (دانشگاه وسترن، کانادا) و پروفسور جاناتان ولز (مؤسسه سلامت کودک UCL Great Ormond Street، لندن) هست که تخصص شون در بیولوژی تکاملی انسان و نظریه تاریخچه زندگی در شکل گیری این کار نقش اساسی داشته.»
این مطالعه با عنوان «شواهد تجربی از تعادل های بیولوژیکی تاریخچه زندگی در طول فعالیت فیزیکی فوق استقامتی» توسط دانیل پی. لانگمن، آلیسون موری، امیلی ال. براون، کورتنی لوئیس، ریچارد ام. میلیس، توماش جی. نواک، کریزیا-ایوانا تی. اودکوییم، مایکل پی. مولنبین، جاناتان سی. کی. ولز و جی تی. استاک نوشته شده است.
درک این نکته که بدن ما چگونه در شرایط بحرانی اولویت های خود را بازتعریف می کند، افق های جدیدی را در علم پزشکی و ورزشی می گشاید. این استراتژی های تکاملی به ما یادآوری می کنند که فیزیولوژی انسان برای محافظت از حیات در برابر تهدیدات محیطی به شکلی هوشمندانه طراحی شده است و شناخت دقیق تر این فرآیندها می تواند به بهبود سلامت عمومی و مدیریت بهتر استرس های فیزیکی کمک کند.
Extreme athletes just helped scientists unlock a deep evolutionary secret about human survival
