Intelligens är en energiintensiv lyx – vi har påmints om detta genom framväxten av artificiell intelligens. Den mänskliga hjärnan är inget undantag.
Även om hjärnan bara utgör ungefär två procent av sin kroppsvikt, använder den en femtedel av kroppens energi i vila – jämfört med mindre än hälften hos andra primater. Ett femårigt barn spenderar 66 procent av sitt energibehov på hjärnan.
Det är bara en tidsfråga innan ”världens bästa anfallare” återvänder till London
Hur lyckades våra förfäder finansiera energiräkningarna för sina unikt stora hjärnor? Att äta mer kött anges ofta som svaret. Men det finns en hake: hjärnan är beroende av en typ av bränsle som inte finns i kött: glukos.
Vår nya studie, publicerad i Science, visar att kolhydrater har stått för mer än hälften av vårt totala energibehov under fyra miljoner års evolution. Upptäckten ger viktiga ledtrådar om varför vi längtar efter sötsaker idag – och hur vi kan äta hälsosammare.
Köttets roll
Många antropologer har tillskrivit köttätandet att stimulera utvecklingen av en stor hjärna. Det krävdes trots allt verktyg för att stycka kadaver och få tillgång till den fettrika benmärgen inuti skelettet.
Protein och fett i frukt och blad är utspädda och kräver timmars tuggande, medan animaliska livsmedel är täta källor som kan konsumeras snabbt. Benmärg är en rik källa till essentiella fettsyror.
Men människor behöver faktiskt inte mer protein som andel av sin energi än andra primater. Våra allt större hjärnor och höga reproduktionshastigheter krävde kolhydratkalorier (finns i växter men inte i kött), medan våra längre och tyngre kroppar behövde fettkalorier för att röra sina stora muskler.
Även om kroppen kan syntetisera glukos från prekursorer som aminosyror, är processen begränsad och energimässigt ineffektiv. Det finns också begränsningar för att endast använda protein som bränsle – till exempel kan det leda till en typ av förgiftning som kallas ”kaninsvält”.
En minimimängd kolhydrater i kosten var nödvändig. Vår nya studie visar att sockret i frukt och honung var källan under stora delar av evolutionen.
Läs vidare om Chief Health Officer: Ny studie: Kaffe kan avsevärt minska risken för allvarlig leversjukdom
Modellering av forntida dieter
Vi modellerade homininers kost – gruppen bestående av människor och våra närmaste förfäder – under fyra miljoner års evolution.
Först beräknade vi det totala behovet av glukos i organ och vävnader som använder det som primär energikälla. Förutom hjärnan kräver röda blodkroppar och njurar glukos.
Sedan tog vi hänsyn till reproduktiva behov. Fostret och moderkakan använder glukos inte bara som energikälla, utan också som en strukturell komponent i växande vävnader. Syntes av DNA, RNA och nervcellsmembran kräver glukos. Under amningen konsumerar kvinnor cirka 80 gram glukos per dag för att producera sockret i bröstmjölken.
Sedan modellerade vi tillgången på makronäringsämnen – kolhydrater, fetter och proteiner – från mat, med början i den lilla, tidiga apan som kallas Lucy (Australopithecus afarensis).
Denna tidiga förfader gick på två ben och var troligen specialist på mogen frukt, precis som schimpanser är idag. Över två tredjedelar av hennes energi kom från naturligt förekommande sockerarter. Faktum är att vissa forskare tror att frukt – en diet som kännetecknas av frukt – var det som satte igång utvecklingen av stora hjärnor. I tropiska skogar krävdes god kognition för att minnas när och var de bästa frukterna mognade – och strategiskt tänkande för att slå fåglar och andra konkurrenter.
Vi avslutade med den välbekanta kostsammansättningen hos moderna jägare-samlare i varma klimat. I sex steg ökade vi andelen animaliska livsmedel – från fem procent av kalorierna till 35–50 procent.
För ungefär en miljon år sedan gjorde bemästringen av eld att kokt stärkelse – vilket, till skillnad från rå stärkelse, lätt kan brytas ner till glukos – kunde ersätta en del av sockret. Relativt nyligen, för cirka 100 000 år sedan, blev stärkelse i spannmål mer tillgängligt med hjälp av kvarnstenar och eldstäder.
Lärdomar för moderna dieter
Fick tidiga homininer tillräckligt med kolhydrater för att möta hjärnans och andra vävnaders oföränderliga behov? Ja, om du var man – men knappt om du var gravid.
När vi övergav tropiska miljöer till förmån för kalla och torra områden blev kolhydratintaget begränsande. Växter var rikliga, tillsammans med protein och benmärg – men frukt och honung var säsongsbetonade.
Vi spekulerar i att begränsad tillgång till kolhydrater valdes ut för gener som orsakar högre blodsockernivåer. Detta skulle förbättra fostrets tillväxt och framtida överlevnad. Idag är det troligen samma gener som gör oss mer benägna för typ 2-diabetes och hjärt-kärlsjukdom. Lågkolhydratdieter kan därför vara användbara i specifika kliniska sammanhang.
Men våra resultat ger en evolutionär förklaring till varför friska människor behöver ungefär hälften av sin energi som kolhydrater. De ger oss också insikt i varför människor längtar efter sötma – en behaglig signal på tungan som uppmuntrade mat som gav både kropp och sinne energi för miljontals år sedan.
Socker är i grunden mycket reaktiva molekyler, men i naturen är de bundna till antioxidanter och andra föreningar som minskar skador inuti cellen. Idealiskt sett bör vi konsumera dem i den formen – som frukt – snarare än raffinerat socker.
Läs på Capitol: Vålerenga säljer Filip Thorvaldsen till FC Twente för rekordbelopp
