金环胡蜂是个体最大、毒性最强的一种胡蜂,它每天能以每秒大约10米的飞行速度在70公里的范围内进行觅食。这引起了日本物理化学研究所研究者的关注。为什么金环胡蜂会有如此超强的飞行能力呢?研究发现,金环胡蜂的成虫居然在两天内不与幼虫接触就不能存活———幼虫分泌的含有丰富营养的唾液是成虫的主要营养来源。
瞬间体能:从何而来
脂肪是主要能量来源。飞行肌肉是有翅昆虫最强健的器官,脂肪是最有效的能量来源。与其他动物相比,很多有翅昆虫的瞬间(一两秒钟)体能可达到最高水平,而其他动物则要花费一两分钟才能达到。为了满足特殊的生存需求,有翅昆虫必须快速启动体内的代谢系统,以迅速释放出尽可能多的能量来。研究人员发现,酶在体内的代谢中起着重要作用,当能量主要由葡萄糖提供时,脂肪的代谢就减少;而当能量主要由脂肪提供时,葡萄糖的代谢就减少,而且脂肪的氧化反应几乎不生成可引起疲劳的乳酸。
“氨基酸引擎”假说。金环胡蜂幼虫的唾液是由海藻糖、葡萄糖和以脯氨酸、甘氨酸为主的氨基酸组成的,但其氨基酸的组成与鸡蛋、牛奶和肉类等有很大差别。研究人员提出了“氨基酸引擎”假说,由此解释了昆虫飞行肌肉运动的快速启动和氨基酸代谢之间的密切联系。
体能代谢:人类与昆虫相似
研究人员认为,昆虫和人体的能量代谢系统是相似的,因此,上述假说对于人类具有同样的意义。
研究者先用按金环胡蜂幼虫唾液配成的氨基酸混合物喂养小白鼠,并进行了游泳实验。结果证明,与用其他营养物喂养的小白鼠相比,摄入金环胡蜂氨基酸混合物的小白鼠游泳的持续时间能明显延长;在游泳过程中,小白鼠血液游离脂肪酸浓度明显增高;游泳后,血液乳酸浓度较低,而葡萄糖浓度几乎没有减少,这说明脂肪的氧化反应增加,“氨基酸引擎”也在运动过程中启动。
研究者又在足球运动员中进行试验,服用金环胡蜂氨基酸混合物的运动员在进行负重运动时的呼吸次数和心率,要比服用其他营养物的运动员低。试验还表明,这种仿生氨基酸混合物还有改进肝肾功能、提高反应速度、维持体温和控制自主神经的作用。
仿生:打开运动营养新思路
竞技体育发展到现在,运动员所能创造出的运动成绩已经越来越接近人类的体能极限。运动员要想创造出新的成绩,就必须从事超越体能极限的训练。而实践表明,没有高营养物质做基础,仅靠苦练是无法创造出新成绩的。因此,开发或引进仿生运动营养品,对增强我国运动员和人民群众的体能具有重要意义。