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代谢加速和人类大脑大小和生命史的演变 （个人翻译：nature17654，如侵权删） Herman Pontzer1,2, Mary H. Brown3, David A. Raichlen4, Holly Dunsworth5, Brian Hare6, Kara Walker6, Amy Luke7, Lara R. Dugas7, Ramon Durazo-Arvizu7, Dale Schoeller8, Jacob Plange-Rhule9, Pascal Bovet10,11, Terrence E. Forrester12, Estelle V. Lambert13, Melissa Emery Thompson14, Robert W. Shumaker15,16,17 Stephen R. Ross3 人类与其他生物猿的区别在于具有更大的大脑和不寻常的生命史，其结合了高繁殖输出与缓慢的儿童生长和特别长的寿命。这套衍生特征表明人类谱系中能量消耗和分配的主要变化，但是比较人类中的进化能量策略需要人和猿新陈代谢的直接测量。在这里，我们使用人类，黑猩猩，倭黑猩猩，大猩猩和猩猩中的总能量消耗（TEE;千卡每天）的双重标记的水测量，以测试人类谱系经历代谢速率加速的假设，为更大的脑和更快的繁殖提供能量，而不耗费精神去维护和消耗寿命。在包括身体大小和身体活动的多变量回归中，人类TEE分别超过黑猩猩和倭黑猩猩、大猩猩和猩猩的大约400,635和820千卡每天，容易适应人类更大的体型和繁殖产量的消耗。TEE的大部分增加是因为人类更大的基础代谢率（千卡每天），表明增加的器官代谢活性。人类也具有最大的身体脂肪百分比。随着能量分配的变化，增加的代谢率在人类大脑的大小和生命史的演变至关重要。 生活史的变化反映了能量消耗的演变差异。 每个有机体必须将其可用的代谢能量（其在很大程度上是身体尺寸的函数）分配给生长，繁殖和维持的竞争需求，导致这些重要任务之间的平衡。例如，对于它们的身体质量而言比其预期更快地再现的物种通常具有更短的最大寿命，因为能量流向生殖产出很少流向维持。在灵长类动物中，这种权衡框架已经扩展到考虑生长和保持大脑所需的能量了。 这样看来，人类提出了一个精力充沛的悖论。 与其他活的人类相比，人类在自然生育人群中的繁殖更为频繁，并产生更大的新生儿，而人类也具有最长的寿命和最大的，代谢最昂贵的大脑（扩展数据图1）。这种独特的人类类型的衍生，代谢昂贵的性状表明提升人类血统中的能量约束，但关键的基础机制在很大程度上仍然未知。一些人假设减少的肠道或增加的运动效率提供了大脑扩张所需的额外能量。 然而，系统发育分析表明，肠道减少不足以解释增加的人类大脑尺寸，虽然人类的行走更经济有效，传统的猎人采集者每天行走这么多，他们的日常走路成本不低于野生黑猩猩（见补充讨论和补充表1）。类似地，为幼小后代及其母亲提供食物有助于缩短人类的分娩间隔和增加繁殖速度，但繁殖对于人类母亲相对来说仍然消耗很多（见补充讨论，补充图1和补充表2）。此外，目前尚不清楚没有代谢率的加速以利用增加的能量获取的情况下，食物共享或其他饮食变化是否足以促进更大的大脑，更大的新生儿和更长的寿命。 在这里，我们测试人类进化的加速代谢率和更大的能量预算，适应更大的大脑，更大的繁殖输出和更长的寿命，没有预期的能量平衡的假说。增加的TEE（千卡每天）之前已被作为人类能量悖论的解释，部分是因为人类基础代谢率（BMR;千卡每天）大致类似于其他灵长类动物。然而，人类和我们最近进化亲缘的大猿在TEE和BMR的变异在很大程度上是未经研究的。由于缺乏在猿的TEE和BMR的足够的数据，以前的分析已经无法比较整个人类分支的代谢率和测试人类的代谢加速了。 我们使用双标记水法测量成年黑猩猩（黑猩猩;n=27），倭黑猩猩（倭黑猩猩;n=8，西部低地大猩猩（大猩猩;n=10）和猩猩（黑猩猩属;n=11），并将这些数据与大型成人人类样本（智人;n=141）中的TEE类似测量进行比较;这种方法还提供了身体组成的测量（见方法和表1）。TEE测量进行7-10天，每个个体遵循其正常的每日常规。我们还比较了人类，黑猩猩和猩猩中BMR的已公布的测量值，我们估计了TEE样本中成人的每日运动能量消耗和BMR，以评估其对TEE变化的贡献。在属水平上进行比较，是为了以避免黑猩猩和倭黑猩猩的密切亲缘关系的问题，也是因为在这两个物种之间没有显着的代谢差异。 人类表现出比其他人类更大的TEE，日常能量预算比除了成年雄性大猩猩的所有猿更大 1Department of Anthropology, Hunter College. 695 Park Avenue, New York, New York 10065, USA. 2New Yo