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2013/10/19  |  第253期  |  訂閱/退訂  |  看歷史報份 
編輯推薦 卡路里不能這樣算!
哪種食物會讓你/妳胖?
名家專欄 錢買得到科學嗎?
科學人新聞 不必過度保護火星
本月活動 幸福美好的味道,從這裡開始
卡路里不能這樣算!
撰文/鄧恩(Rob Dunn)
在我職業生涯中一段特別奇怪的時間裡,我在巨大的鴯?糞便堆裡做揀選,這種呆呆傻傻的鳥類是鴕鳥的澳洲親戚。我想要了解有多少種子能原封不動地通過鴯?的消化系統而後發芽。同事和我種下數千顆收集到的種子,並且等待。最後,冒出了一座小森林。

顯然,鴯?吃的植物已經演化出較能抵抗消化作用的種子。植物得以保護自己的後代,這些鳥類卻盡可能想從水果中得到多一些卡路里,連種子也不放過。雖然當時的我還沒想到,但之後我意識到,人類和我們吃的食物之間也同樣有場拉鋸戰,而我們評估這場戰爭中戰利品(卡路里)的方式,竟然全都錯了。

食物提供能量給身體。口中以及腸胃道的消化酵素把複雜的食物大分子分解成單醣、胺基酸等簡單結構,經由血液流動至我們全身的組織。我們的細胞利用這些較小分子的化學鍵所儲存的能量從事日常例行工作。我們以卡路里(或大卡)做為單位,計算所有可從食物中獲取的能量:一大卡的能量可使1000公克的水溫度上升1℃。每公克脂肪約能提供九大卡,醣類和蛋白質只有四大卡。而纖維則較少,提供兩大卡,因為人類消化道中的酵素較不易將其分解成小分子。

所有你看過的食物標籤上的卡路里數,都是以這種方式或適度的推導所估計出來的。但這些估計值是來自19世紀實驗室所進行的實驗,並假設這些實驗能精準測得不同人的不同身體、攝取不同的食物時獲得多少能量。新的研究顯示,這種假設實在是過於單純。想要精確計算出某個人從某份食物獲得的總熱量,必須考慮一大堆令人頭暈的因素,例如:食物是否經由演化而能抵抗消化作用;煮熟、烘烤、微波或澆酒焰燒過的食物結構和化學特性如何改變;身體耗費多少能量分解各種不同食物;甚至包括腸道中無數的細菌有哪些協助人類的消化作用,或反之為它們自己竊取一些熱量。

營養科學家正開始從事更多的研究以嘗試改進卡路里標籤,但看來消化作用複雜和麻煩的程度令人難以置信,我們可能永遠沒辦法推導出能完全精確計算卡路里的公式。

食物在個體內的消化率大不同

現在有瑕疵的卡路里計算方式源自19世紀,當時美國的化學家艾華特(Wilbur Olin Atwater)建立一套系統,計算每公克脂肪、蛋白質和醣類所含的熱量平均值,而後延用至今。艾華特盡了他最大的努力,但沒有食物能適用這種平均計算,每一種食物各有其消化的方式。

【全文未完,完整內容請見《科學人》第140期(2013年10月號);版權所有,轉載請註明出處。】

哪種食物會讓你/妳胖?
撰文/陶布斯(Gary Taubes)
為什麼有那麼多人變得那麼胖?答案看來顯而易見,世界衛生組織指出:「肥胖以及過重的基本原因,是熱量攝取與熱量消耗之間的能量不平衡。」簡單地說,我們不是吃得太多,就是動得太少,或是兩者皆是。根據這種邏輯,任何多餘的熱量,不論是來自蛋白質、碳水化合物或是脂肪(食物中三種主成份,稱為「巨量營養素」),都不可避免會讓人發胖。因此,解決之道也清楚明白,就是少吃多動。

質疑這種傳統想法的理由也同樣明顯。少吃多動的處方已經廣為開立了40年之久,然而肥胖(體脂肪累積多到影響健康程度)的盛行率,卻攀向前所未見的高峰。今日超過1/3的美國人被視為肥胖,這個比例是40年前的兩倍以上;全球則有超過五億人屬於胖子。

現代人除了變得越來越胖之外,也出現更多代謝疾病,好比由負責處理與儲存營養素的激素失調所導致的第二型糖尿病,在胖子身上遠比瘦子常見。

雖然肥胖問題有個看來廣為接受的解決之道,但情況卻持續惡化,這種不一致的現象顯示有兩種可能:第一,我們對於肥胖成因的理解正確,但胖子因遺傳、環境或行為因素,不能或不願自我治療;其二,我們對肥胖成因的理解有誤,因此常見的改善建議也是錯的。

如果後者是正確的,那麼讓人發胖的原因可能就不是能量失衡,而是更接近激素缺陷,這是歐洲的研究人員在二次世界大戰前所服膺的想法。如果真是這樣,那麼環境中引發這種缺陷的頭號嫌犯,是我們食入碳水化合物的數量與種類。根據這種說法,我們對肥胖的基本錯誤認知之一,就是假定不論我們吃的是酪梨、牛排、麵包還是汽水,是食物所含有的能量造成發胖,而不是這些食物(特別是碳水化合物)對調節脂肪累積的激素所具有的作用。

由於研究人員那麼常提到肥胖是能量失衡疾病,我們會認為這個觀念在幾十年前就經過嚴格的測試,只不過正確的科學研究卻從來沒有人做過。這種實驗花費不貲不說,也很難正確執行;再者,研究人員一般會認為答案清楚明瞭,就是吃得太多,所以這種實驗不值得花力氣做。結果是:當代最嚴重健康問題(肥胖、糖尿病及其併發症的激增)的科學基礎,大部份都還沒有答案。

【全文未完,完整內容請見《科學人》第140期(2013年10月號);版權所有,轉載請註明出處。】

 
錢買得到科學嗎?
撰文/高涌泉
泰勒(Edward Teller, 1908~2003)是20世紀最知名的科學家之一,其名氣主要來自他在1950年代初於美國積極推動、也成功完成了氫彈建造計畫,因此有了「氫彈之父」的稱號,而成為影響人類歷史的人物。泰勒出生於匈牙利,1930年在德國萊比錫大學獲得理論物理博士學位,指導教授是海森堡。泰勒1935年離開歐洲,前往美國喬治華盛頓大學任物理教授。二次大戰期間,泰勒參與了曼哈頓原子彈計畫;戰後,泰勒轉到芝加哥大學任教,在那裡成了楊振寧的指導教授。

最近我在YouTube網站上看到泰勒於1974年接受訪問的一段影片(請見網頁:http://www.youtube.com/watch?v=z8uZKs0Pv68),他在裡頭講了幾個今天仍然值得拿出來討論的看法。以下是影片中幾回合的問答:

訪問者問:「自二次大戰以來,科學與技術有爆炸性進展,這種情況是否改變了科學於社會中所扮演的角色?」

泰勒答:「技術方面的確有長足進步,但純科學領域則非如此;重大發現只出現於某些學門,例如生物,但我自己感興趣的領域『物理』而言,二次大戰之前的10年間,進展其實更快速、更基本。科學的重要性不取決於能否派上用場。科學固然是應用的基礎,但是也有提升人類靈性的價值,我遺憾當代人毫不了解現代物質科學已經歷了天翻地覆的轉變,甚至於還有人懷疑人類登月的真實性。」

問:「你如何看待投資於探月計畫的錢?」

答:「我認為這些錢並非用於科學,而是用於極為有趣的技術,同時也用於大眾娛樂!在所有用於大眾娛樂的錢當中,這筆錢花的最值得,因為能夠看到人類登上月球是非常啟發人心的事。」

問:「登月的科學價值如何?」

答:「登月的科學價值不高。」

問:「那麼如果這些錢用於科學研究,效益應會比較大?」

答:「不!這些錢不可能用於科學,因為我們沒有足夠的科學家。錢買得到技術,錢買不到科學。你要知道,譬如說,發生於1900年與1930年之間的巨大科學進展,幾乎是免費的。」

【全文未完,完整內容請見《科學人》第140期(2013年10月號);版權所有,轉載請註明出處。】

 
不必過度保護火星
撰文/柯林斯(Nathan Collins)
需不需要避免火星受到地球微生物的污染?一般的想法認為需要,太空法也是,聯合國外太空條約禁止把地球細菌帶到它們可能大量滋生的地方。但最近有科學家提出反對意見,認為細菌本來就不適合在火星存活。礙於那些嚴格的規定,美國康乃爾大學的太空生物學家菲瑞(Alberto G. Fairen)說:「我們至少得多花一倍的經費來仔細清除太空船可能攜帶的細菌,才能夠實現探測火星生命的計畫。」有些人乾脆因此放棄造訪這顆紅色行星的夢想。

在最近一期的《自然.地球科學》,菲瑞和華盛頓州立大學的舒爾玆–梅庫克(Dirk Schulze-Makuch)主張,不值得為了保護火星花費額外的精力和經費。畢竟在遠古隕石撞擊地球時,地球細菌可能就隨著碎片去過火星,或是搭了最近美國航太總署(NASA)維京人號的便車。再說,如果火星真有生命,它們的適應能力豈會輸給剛從地球來的偷渡者。

不過NASA不太可能接受這種說法,NASA的行星保護專員康利(Catharine Conley)強調說:「如果想研究地球之外是否有任何形式的生命存在,勢必要謹慎行事,確定儀器絲毫不受到地球物質的污染。」

康利在NASA的老同事魯麥爾(John Rummel)認為,模擬和實驗都支持地球細菌可能在火星存活。他說:「我們並不清楚地球生物體有多大的能耐。」

【更多精采內容請見《科學人》第140期(2013年10月號);版權所有,轉載請註明出處。】

 
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