A tudományról: Vegánok és energia egy hideg napon

Ez a cikk először a St. Louis Beacon-ban jelent meg, 2009. január 21 - Barack Obama beiktatását nézve nem tudtam nem gondolni az energiára. A 2 millió amerikai személy számára, akik személyesen tanúi voltak, hidegnek kellett lennie, órákig 17 fokos hidegben állva várta a fényesebb nap kezdetét. Tudom, hogy megborzongtam, csak a televízióban néztem őket, ahogy dideregnek.

Legtöbben, ha az energiára gondolunk, a benzinre és az elektromosságra, az autóink áramellátására, a házak megvilágítására és fűtésére fordított energiára gondolunk. Csak akkor, amikor testmozgást vagy hidegrázást váltunk ki a hidegtől, úgy gondolunk az energiára, mint amely saját testünket táplálja, vagy melengeti. De az energia ugyanolyan elengedhetetlen a test energiájához és fűtéséhez, mint az autó áramellátásához és fűtéséhez, ugyanezen okból. Az izmok, mint az autómotorok, kémiai energiát használnak a munkához, az izmok pedig összehúzódnak a megélhetéshez. Egy lélegzetet, egy villanást, egy szívverést, egy remegő izom - mindezt az izmok összehúzásával érjük el.

Honnan vesszük azt a kémiai energiát, amely mindezt a borzongást meghajtja? Evéssel. Az általunk fogyasztott dolgok, amelyeket lazán „ételnek” nevezünk, fehérjékből, szénhidrátokból és zsírokból, kémiai energiában gazdag molekulákból állnak. A tested lebontja ezeket a nagy molekulákat, felszabadítva belőlük a kémiai energiát, amely táplálja tevékenységét, beleértve a borzongást is. Az energia az élet középpontjában áll.

Így nem lehet meglepő, hogy az evés minden állatban elsődleges hajtóerő. A madarak több ezer mérföldre vándorolnak, hogy elérjék a hosszú télen történő szállításhoz szükséges élelmiszer-készleteket. Caribou évente csaknem 800 mérföldre nagy tömegben vándorol, új fűforrásokat keresve, amelyek ritkák a hideg kanadai tundrában. Úgy tűnik, még a korai emberek is vándoroltak élelmiszerért, mielőtt feltalálták volna a mezőgazdaságot.

Ezek a korai embervadász-gyűjtögetők sokféle ételt ettek, de úgy tűnik, hogy inkább gyűjtögetők voltak, mint vadászok. Az ősemberek megkövesedett fogainak vizsgálata során kiderül, hogy növényeket, magokat, gyümölcsöket, gyökereket és dióféléket fogyasztottak. Amikor valóban ettek állatokat, ez sokkal inkább szemetelő, mint ragadozó volt, és az állat előnyös része volt a csontvelő, nem pedig a húsa.

Az első igazi vadászok a mintegy 1,5 millió évvel ezelőtt élt Homo erectus faj tagjai voltak. Barlangokban éltek, vadásztak és tudták, hogyan kell tüzet gyújtani és megfékezni, amivel úgy tűnik, hogy az általuk meggyilkolt állatokat főzték. Még ezek a vadászok is elég változatos étrendet fogyasztottak, váltakozva az évszakokkal és évről évre.

Egészségünk megőrzéséhez kiegyensúlyozott étrendet kell fogyasztanunk szénhidrátokból, fehérjékből, lipidekből, vitaminokból, esszenciális ásványi anyagokból és rostokból. A tested nem képes előállítani a fehérjék felépítéséhez szükséges aminosavak közül hatot, ezért elengedhetetlen, hogy ezeket az esszenciális aminosavakat az elfogyasztott ételből szerezd be. Megfelelő mennyiségű fehérje nélkül az étrendben a tested nem tud növekedni és helyrehozni önmagát.

A szénhidrátok és a lipidek energiaélelmiszerek. A tested lebontja ezeket, kémiai energiát szabadítva fel az anyagcsere, a futás és a beszélgetés - és a borzongás - erejéért. Eleget kell ennie ezekből az ételekből ahhoz, hogy megtegye, amit tesz, de annyira nem, hogy túlzott súlyt kapjon. A rost olyan anyagokból áll, mint például a cellulóz, amelyeket testünk nem tud lebontani. Emésztetlenül utaznak a testen. A rost semmilyen tápértéket nem kínál, de segíti a testet az emésztési folyamatban, miközben az ételt az emésztőrendszeren keresztül mozgatja. A megfelelő étrend hiánya a modern étrendben a vastagbélrák és a szívbetegségek gyakoribb előfordulásával függ össze.

Mi emberek mindenevők vagyunk, vagyis növényi és állati szövetek széles skáláját ehetjük - de nem mindannyian választjuk ezt. Mindannyian döntéseket hozunk arról, hogy mit eszünk. Vannak, akik például nem szeretik a spenótot és szeretik a steaket, míg mások zöldségeket választanak, és úgy döntenek, hogy nem esznek húst.

Azokat az embereket, akik ezt a táplálkozási választást választják, tükrözve korai emberi őseinket, vegetáriánusnak nevezzük. Néhányan vegetáriánus lesz, mert egészségesebb étrendnek ítélik meg - a növényekben alacsonyabb a telített zsírtartalom, ami a szívbetegséghez és az elhízáshoz kapcsolódik, valamint magas a vitamin-, ásványi anyag- és rosttartalom. Mások etikai okokból választanak, érzékenyek az állattenyésztéshez kapcsolódó állatjogi kérdésekre. Megint mások egyszerűen nem szeretik a húst.

A vegetáriánusok étrendje ugyanolyan változatos, mint az eggyé válás oka. A vegetáriánusok egy része szelektíven választja meg, hogy milyen állati termékeket fogyasztanak, így a vörös hús és/vagy a baromfi étrendjéből kikerül, miközben halat fogyaszt. Mások kerülik az összes húst, beleértve a baromfit és a halat is, de mégis olyan állati eredetű termékeket fogyasztanak, mint a tojás és/vagy tejtermékek, például joghurt, tej, sajt és fagylalt.

A vegán étrend a vegetáriánus étrend legszélsőségesebb formája. A vegánok kerülnek minden állati fehérjét, nem fogyasztanak húst és állati melléktermékeket. Nem esznek vörös húst, baromfit, halat, tojást vagy tejet. Ehelyett minden tápanyagot gabonából, zöldségből, gyümölcsből, hüvelyesből, dióból és magból nyernek. A vegán étrend nagyon kihívást jelent, mert egyetlen gyümölcs, zöldség vagy gabona sem tartalmazza mind a hat esszenciális aminosavat, amelyre az embernek szüksége van az étrendjében. A növényi ételeket bizonyos kombinációkban kell fogyasztani, hogy biztosítsák ezt a szükséges egyensúlyt. Például az együtt elfogyasztott bab és rizs kiegyensúlyozott étrendet biztosít, de önmagában fogyasztva egyik étel sem. A tejből nem nyert kalcium esetében a vegánoknak zöld leveles zöldségeket kell fogyasztaniuk, például brokkolit vagy spenótot.

A táplálkozási irányelvek azt javasolják, hogy egy személy 0,8 gramm fehérjét fogyasszon testtömeg-kilogrammonként (2,2 font). Egy tipikus mindenevő ember étrendje körülbelül 16 százalék fehérjét tartalmaz. Fontos megérteni, hogy ennek a fehérjének nem minden esetben hamburgerből kell származnia.

A vegetáriánus étrend majdnem ugyanolyan fehérjében gazdag lehet. A tojást és tejterméket tartalmazó vegetáriánus étrend körülbelül 13 százalék fehérjét tartalmaz, míg a tipikus vegán étrend valamivel kevesebb, 11 és 12 százalék közötti fehérjét tartalmaz, amely a legtöbb ember számára megfelelő.

Függetlenül attól, hogy mit érz a húsevéssel kapcsolatban, a vegetáriánus vagy vegán étrend rendkívül előnyös aspektusa, amelyet a húsevők is jól illeszthetnek a saját étrendjükbe, a legtöbb növényi étel magas rosttartalma. Az emberi emésztőrendszer nem tudja lebontani és megemészteni a növényekben található cellulózrostokat, ennek következtében teljesen áthaladnak az emberi emésztőrendszeren, jelentősen megkönnyítve annak munkáját.

Valójában csak korlátozott számú mikroorganizmus és egy állatcsoport rendelkezik a cellulóz megemésztéséhez szükséges enzimekkel. Az olyan növényevő állatok, mint a tehenek és a lovak, csak fű táplálékkal képesek megélni, mivel ezeknek a mikroorganizmusoknak a nagy béltelepeket telepítenek a belükben. A vegetáriánusok és valójában minden ember jelentősen több energiát nyerhetnének az általuk elfogyasztott növényekből, és valóban élhetnének a fű étrendjével, mint egy vad ló, ha csak ők is megemésztenék a cellulózot. Nem nyerheti el a test energiájához szükséges energiát a gyepen növő fű elfogyasztásával - bár bőséges energiát nyerhet a kukorica, egyfajta fű fogyasztásával is.

Mi a különbség itt? Ennek a két növény, a fű és a kukorica felépítésének köze van. Mindkét növényfaj testének nagy része - a szár, a gyökerek és a levelek - nagyrészt cellulózból és hemicellulózból, hosszú láncokból áll, amelyek 6 és 5 szénatomos cukrot tartalmaznak. Noha ezek a cukrok kiváló energiaforrást jelentenek számodra, nem használhatod táplálékként, mert hiányzik az enzim, amely szükséges ahhoz, hogy kiszabadítsák őket a láncból. A bélben élő mikrobák által biztosított szükséges celluláz enzimmel a tehén füvet és a termeszet gallyat ehet. Ha füvet vagy kukoricát eszik, ebből a strukturális cellulózból és hemicellulózból nem áll rendelkezésére ételként. Ez közvetlenül az emésztőrendszeren halad át anélkül, hogy energiát adna hozzá.

A két növény közötti legfontosabb különbséget, a kukoricaevés mellett az éhezést, de a füvet fogyasztást lehetővé tevő különbséget a keményítő adja, egy energiatároló molekula, amelyet a kukorica növények tárolnak a magjukban. A fűben kevés a keményítő, a kukoricában pedig sok.

Lényegében a vegán étrendből nyert összes energia egy ilyen energiatároló molekulából származik. A burgonya és más gumók gyökereikben hatalmas mennyiségű keményítőt, a napraforgó magjaiban olajat, a bab könnyen emészthető fehérjét tárol. Valóban, a gyümölcsök, a magvak és a diófélék rengeteg energiadús molekulát tárolnak, ezért a vegánok, vegetáriánusok és mindannyian megesszük őket.

A szigorú vegánoknak a növény különböző részeit és különböző típusú növényeket kell fogyasztaniuk a szénhidrátok, fehérjék, lipidek, vitaminok és ásványi anyagok kiegyensúlyozott étrendjének elérése érdekében. Csak akkor, ha egy vegán különféle növényeket eszik, étrendje megfelelő mennyiségű fehérjét, szénhidrátot és lipidet tartalmaz, az összes szükséges aminosavval, vitaminnal és ásványi anyaggal együtt.

A cellulóz és a hemicellulóz rost a tipikus növény tömegének 40-60% -át teszi ki. Így a csak növényi anyagot fogyasztó vegánok étrendjének közel fele emészthetetlen cellulóz. El tudja képzelni, mennyivel kevesebbet kellene ennie egy személynek, ha e biomassza akár egy részéből is energiát nyerhetne?

Érdekes módon a géntechnológia módot adhat a probléma megközelítésére. A szükséges celluláz géneket azonosítottuk, elkülönítettük és laboratóriumi mikrobatörzsekbe helyeztük. Az első kísérlet az, hogy felhasználják őket a növényi biomassza etanollá történő átalakítására, a benzin helyettesítésére az autók üzemanyagaként. Lehetetlen nem spekulálni, hogy ugyanezek az enzimek hogyan bővíthetik az emberi étrend energiapotenciálját. Nagyon hasznos, egy hideg beiktatási napon.

„A tudományról”

George B. Johnson "A tudományról" rovata a tudományos kérdéseket vizsgálja és hozzáférhető módon magyarázza.

Johnson, Ph.D., a Washington Egyetem biológiai professzora, több mint 30 éve tanított biológiát és genetikát egyetemistáknak. A Washington Egyetem Orvostudományi Karának genetikai professzora is, Johnson a populációgenetika és az evolúció hallgatója, híres a genetikai variabilitás úttörő tanulmányairól.

Több mint 50 tudományos publikáció és hét szöveg szerzője.

A St Louis Állatkert oktatási központjának, az Élő világnak alapító igazgatójaként 1987-től 1990-ig innovatív csúcstechnológiai kiállítások és új oktatási programok kidolgozásáért volt felelős.