蛋白質(zhì)

在鴿子飛翔中的重要角色

文/Gordon A Chalmers（加拿大）  譯/凌云

眾所周知，鳥類飛翔時(shí)主要依靠脂肪和肝糖提供能量，而長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)飛行所消耗的主要是脂肪。每單位重量的脂肪與碳水化合物或蛋白質(zhì)相比，可以產(chǎn)生更多的能量。例如，一克脂肪大約產(chǎn)生  9200卡路里能量，相同重量的碳水化合物生成4200卡路里，而蛋白質(zhì)只產(chǎn)生4100卡路里。可見，脂肪和碳水化合物在飛翔中的作用是毋庸質(zhì)疑的，那么蛋白質(zhì)扮演什么角色呢？如果深入挖掘一下，也許會(huì)發(fā)現(xiàn)它的作用也不容輕視。

讓我們從鴿子的胸肌結(jié)構(gòu)開始探討。首先，我們能夠用手指觸摸到的胸大肌是鳥類肌肉結(jié)構(gòu)中最強(qiáng)有力的一部分，它占身體總重量的20-32%。鳥類飛翔都依靠胸大肌。

其次，位于胸大肌下面，在由胸骨和突出的龍骨形成的三角形骨架中有一塊較小的肌肉叫做深胸肌，其重量占身體總重的3-4%。單憑借這兩塊肌肉，鳥類就可以在每秒鐘振翅5.5次，每分鐘330次，比賽時(shí)每小時(shí)振翅達(dá)19800次之多。理論上說(shuō)，在一場(chǎng)持續(xù)12-14小時(shí)的500英里的比賽中，一羽鴿子需要振翅2376000-2772000次。鴿子在向下拍打翅膀的時(shí)候呼氣，向上的時(shí)候吸氣，這樣給運(yùn)動(dòng)著的肌肉提供大量的氧氣。

如果我們用顯微鏡來(lái)觀察胸大肌的結(jié)構(gòu)，從生物化學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，它是由一些線狀的纖維細(xì)胞構(gòu)成的，而且有兩種半徑的纖維細(xì)胞：一種是為數(shù)較少的大半徑纖維細(xì)胞，另一種是大量的小半徑纖維細(xì)胞。每100束纖維細(xì)胞，就有86-94束紅纖維細(xì)胞，也就是說(shuō)只有6-14束白纖維細(xì)胞。纖細(xì)的紅纖維細(xì)胞中含有許多脂肪微粒和少量的碳水化合物。粗壯一點(diǎn)兒的白纖維細(xì)胞中沉積著碳水化合物。

纖維細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)按照傳統(tǒng)說(shuō)法叫做“扭動(dòng)”。在包括人在內(nèi)的所有哺乳動(dòng)物中，白纖維細(xì)胞因?yàn)榕��?dòng)得較快而叫做“快扭動(dòng)”纖維細(xì)胞；出于相反的原因，紅纖維細(xì)胞被稱為“慢扭動(dòng)”纖維細(xì)胞。

然而，在像鴿子這樣的禽類中，紅白兩類纖維細(xì)胞都是“快扭動(dòng)”纖維細(xì)胞，因而特別適合長(zhǎng)時(shí)間飛行。白纖維細(xì)胞也扭動(dòng)得非�？�，速度在31-37毫秒/次（一毫秒=1/1000秒），這意味著白纖維細(xì)胞收縮或扭動(dòng)一次只用31-37/1000秒！正因?yàn)榕��?dòng)速度之快，所以白纖維細(xì)胞經(jīng)常被用于速度極快的飛翔中，例如像離弦的箭那樣地沖飛或驟然降落等過(guò)程中。當(dāng)白纖維細(xì)胞中的能量（碳水化合物）耗盡時(shí)，它就變得疲勞乏力了，可想而知這個(gè)過(guò)程是很短暫的。鴿子在緊張時(shí)或處在寒冷的天氣中，翅膀尖兒的抖動(dòng)速度基本上反映出這種扭動(dòng)速度。

盡管紅纖維細(xì)胞的扭動(dòng)速度也很快，可一般是47-62毫秒 /次，也就是說(shuō)它們可以在47-62/1000秒中完成一次扭動(dòng)。顯然，這個(gè)速度不及白纖維細(xì)胞的快，因此它們也不易在短時(shí)間內(nèi)疲勞，并能在長(zhǎng)時(shí)間飛翔中持續(xù)地提供能量。

鴿子在沖上藍(lán)天的那一瞬，胸大肌中的白纖維細(xì)胞把積累的碳水化合物迅速地轉(zhuǎn)化為葡萄糖，產(chǎn)生出巨大的能量才足以達(dá)到翱翔時(shí)需要的速度。

鴿子飛上天后，白纖維細(xì)胞中的能量消耗得所剩無(wú)幾。在隨后的幾小時(shí)中，肝臟分泌出肝糖給白纖維細(xì)胞能量補(bǔ)給。肝糖先被轉(zhuǎn)化為葡萄糖，并通過(guò)血管傳遞給白纖維細(xì)胞，接著又以肝糖的形式儲(chǔ)藏起來(lái)。這些預(yù)備能量可以供不時(shí)之需，例如緊急情況下的提速，躲開天線，或是逃脫猛禽類的追殺……

鴿子憑借白纖維細(xì)胞釋放的爆發(fā)力飛上天，接著使用紅纖維細(xì)胞中貯存的脂肪為能量，維持長(zhǎng)時(shí)間的飛翔。由于紅纖維細(xì)胞中的脂肪不足以為鴿子提供整場(chǎng)比賽所需要的能量，所以體腔腸內(nèi)的脂肪也提供能量補(bǔ)給。必要的時(shí)候，腸內(nèi)的脂肪會(huì)以脂肪酸的形式流到血液中，并附著在轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白上，并且變得溶解于水。這些脂肪酸被運(yùn)輸?shù)矫恳皇�紅纖維細(xì)胞上，并被轉(zhuǎn)化為無(wú)數(shù)的“生物能工廠”——線粒體。紅纖維細(xì)胞中的線粒體階進(jìn)式地轉(zhuǎn)變成能夠產(chǎn)生高能量的化合物——三磷酸腺苷。它能源源不斷地提供能量。

在飛翔的時(shí)候，紅纖維細(xì)胞的疲勞從最外層開始，并逐層滲透。當(dāng)外面一層能量耗盡時(shí)，接著由下一層提供能量。這樣依次類推，以提供持續(xù)飛翔所需要的能量。

綜上可見，飛翔的主要能源一部分是由肝糖提供爆炸式的能量，而大一部分由脂肪長(zhǎng)期提供能量。

蛋白質(zhì)在鴿子飛翔尤其是長(zhǎng)距離飛翔中，是否也起到很重要的作用呢？

對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，我們最好先討論一下蛋白質(zhì)以及它在肌體中的作用。蛋白質(zhì)是由氨基酸組成的，氨基酸中含有氮。一共有22種氨基酸，每種所占比例各不相同。在體細(xì)胞中，這22種氨基酸以各種形式結(jié)合在一起生成各類蛋白質(zhì)，有如許多不同顏色的磚共同壘起一堵墻。注意：并不是每一種蛋白質(zhì)中都含有這22種氨基酸。正是這個(gè)原因，蛋白質(zhì)的質(zhì)量就有高有低。我想深入闡述一下這點(diǎn)，因?yàn)檫@不僅是一個(gè)學(xué)術(shù)課題，也有現(xiàn)實(shí)意義。

氨基酸被分為重要和非重要兩類，其中特別重要的有10種。這意味著要么是肌體不能生產(chǎn)出它們，要么就是生產(chǎn)量不能滿足自身需求。必須提醒注意的是，這些重要氨基酸只能從食物中攝�。合喾�，非重要氨基酸是由體細(xì)胞制造出來(lái)的。請(qǐng)看下面的分類：

重要氨基酸            非重要氨基酸

               精氨酸                        丙胺酸

               組氨基酸                氨羰丙氨酸

             異白氨酸                   天冬氨酸

             賴氨酸                        雙硫丙氨酸

             蛋氨酸                        谷氨酸

            苯基丙氨酸            谷氨酸鹽

            蘇氨酸                         氨基乙酸

            色氨酸                          羥脯氨酸

           纈氨酸                           脯氨酸

    絲氨酸                         酪氨酸

    當(dāng)肌體制造某種特殊蛋白質(zhì)的時(shí)候，就把從食物消化中獲得的氨基酸按照細(xì)胞規(guī)定的模板鏈接起來(lái)。即使攝取的食物中缺少一種氨基酸，生成某種蛋白質(zhì)的進(jìn)程也會(huì)停頓下來(lái)�？梢姀氖澄镏袛z取多種氨基酸非常重要。所謂含有高質(zhì)量蛋白質(zhì)的食物或谷物是說(shuō)它的重要氨基酸的含量較多；相反，低質(zhì)量蛋白質(zhì)的食物是指缺乏某一種或幾種重要氨基酸的食物。某些谷物被認(rèn)為缺少某種特殊氨基酸，例如，玉米中就缺乏賴氨酸。這就需要從其他的谷物中獲取。因此，在喂養(yǎng)鴿子時(shí)就要注意擴(kuò)大谷物的種類，或者補(bǔ)充一定量的藥物，或者喂含有各類植物和動(dòng)物蛋白質(zhì)的飼料。這樣才保證鴿子獲得制造各種蛋白質(zhì)的重要氨基酸。

    無(wú)論是歷史上還是當(dāng)今，馬拉松賽（700-800英里或更長(zhǎng)的比賽）的倡導(dǎo)者（如澳大利亞和英國(guó)人）一直推崇給參賽鴿食用豌豆或是菜豆的做法，因?yàn)樗鼈兒�有高蛋白質(zhì)。這個(gè)傳統(tǒng)由來(lái)已久。以前成功的賽鴿家根據(jù)實(shí)踐傳授給新一代的賽鴿家，并且代代相傳，加上他們?nèi)〉玫尿溔速惪?jī)，這一做法似乎成了顛撲不破的真理。
    據(jù)我所知，出版物上沒有刊登任何關(guān)于蛋白質(zhì)在長(zhǎng)距離飛翔中作用的科研成果。然而，以前在蘇格蘭的格拉斯哥（Glasgow）大學(xué)工作的比爾·馬林根（Bill Muligan）教授從事過(guò)賽鴿的研究，他提供以下資料，相信這能幫助我們理解蛋白質(zhì)在飛翔中的角色。
    如前文所述，鴿子在起飛時(shí)由碳水化合物提供能量,而在長(zhǎng)時(shí)間飛行中必須依靠脂肪為運(yùn)動(dòng)著的肌肉提供足夠的能量。然而，大腦只能用葡萄糖（又叫做右旋糖）作為能量的來(lái)源。鴿子很可能在飛翔時(shí)，用一部分貯存的蛋白質(zhì)補(bǔ)充葡萄糖。這是通過(guò)兩個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)的。
    首先，肝臟分泌出許多葡萄糖并輸向血管，以此向大腦提供能量。毫無(wú)疑問(wèn)，分解腸中的碳水化合物也可以產(chǎn)生一部分葡萄糖，但因?yàn)榇竽X、肌肉和其他組織不斷地從血液中提取葡萄糖，所以鴿子吃一頓飼料所產(chǎn)生的葡萄糖很快就會(huì)被消耗盡。這種危機(jī)被肝臟解除了：葡萄糖在這里以肝糖的形式存在，并且在急需的時(shí)候向血管中輸出。肝糖的重要來(lái)源是氨基酸，如丙氨酸就能夠很快地轉(zhuǎn)化成葡萄糖。
    葡萄糖的另一重要來(lái)源是肌肉本身。當(dāng)肌肉中的葡萄糖需要被當(dāng)做能量時(shí)會(huì)分解出丙酮酸。一部分丙酮酸會(huì)轉(zhuǎn)化成為丙氨酸，并通過(guò)血液運(yùn)輸?shù)礁闻K。在肝臟中丙氨酸又重新轉(zhuǎn)化成為丙酮酸，接著又轉(zhuǎn)化成為葡萄糖，最后變成肝糖�？雌饋�(lái)這似乎是一種從肌肉向肝臟運(yùn)送肝糖的好辦法。因?yàn)槭歉闻K而不是肌肉持續(xù)地向大腦提供葡萄糖，所以從肌肉到肝臟間的肝糖的運(yùn)輸是必要的。因此，在飛翔中蛋白質(zhì)的一個(gè)重要作用是提供那些可以迅速轉(zhuǎn)化成為葡萄糖的重要氨基酸。
    為了進(jìn)一步理解蛋白質(zhì)在比賽尤其是遠(yuǎn)程比賽中的作用，透過(guò)各類候鳥（尤其是海鳥）的飛行，我們能得到一些啟示。因?yàn)橛行┖蝤B必須在2-3個(gè)月的時(shí)間內(nèi)飛到地球的另一端，這就意味著它們必須每天飛行數(shù)百英里。即使在不吃任何東西的情況下也要一連飛行幾天。
    舉例來(lái)說(shuō)，一種叫做紅腹濱鷸的海鳥從西伯利亞飛往非洲西部，距離是6200英里。途中只有一次短暫的休息以補(bǔ)充能量，并于四天后到達(dá)目的地。這時(shí)它們的體重只減輕幾盎司。這些鳥在風(fēng)孔中飛行的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)際上它們要比在自然環(huán)境中消耗更多的能量。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)僅在一個(gè)小時(shí)之內(nèi)，它們就由使用肝糖提供能量轉(zhuǎn)換到由高能量的脂肪來(lái)補(bǔ)充能量。
    此外，有一種叫黑尾豫的海鳥可以在50-100小時(shí)內(nèi)一刻不停地飛翔數(shù)千英里。它們從新西蘭飛到東西伯利亞和阿拉斯加，距離是6800英里。在它們飛向北極的路線上，其中從澳大利亞到中國(guó)這一段距離要飛躍海洋，距離至少有5000英里。排除受風(fēng)向影響的因素，一般來(lái)說(shuō)大約連續(xù)飛行100多小時(shí)。它們的耐力是多么強(qiáng)��！這難道不是一個(gè)壯舉嗎？
    瑞典、瑞士和荷蘭的學(xué)者組成了一個(gè)研究小組對(duì)紅腹濱鷸進(jìn)行風(fēng)孔實(shí)驗(yàn)。研究證明，它們從西伯利亞飛往非洲時(shí)要消耗許多脂肪和蛋白質(zhì)。
脂肪的能量密度比肝糖和蛋白質(zhì)的高出七倍以上。從高能量化合物角度來(lái)說(shuō)，三磷酸腺苷貯存的脂肪可以產(chǎn)生比肝糖高出8-10倍的化學(xué)能量，而比濕蛋白質(zhì)高出8倍。這主要是因?yàn)槌练e的脂肪只含有5%的水分，而肌肉或肝糖要含70%甚至更多的水分。
鳥類起飛時(shí)還用不上沉積脂肪；在它們翱翔時(shí)脂肪才以脂肪酸的形式流到血管里，并輸送給紅纖維細(xì)胞。順便提一句，紅腹濱鷸需要比鴿子提早使用脂肪（紅腹濱鷸在一小時(shí)之內(nèi)，而鴿子要飛1-2小時(shí)才使用脂肪提供能量）。也許是因?yàn)檫@些海鳥類在數(shù)千年的遷徙生活中更適合耐力極強(qiáng)的飛翔。相比之下，鴿子能夠堅(jiān)持這種耐力型飛翔的時(shí)間較短。
    在紅纖維細(xì)胞中，脂肪酸通過(guò)檸檬酸循環(huán)在有氧分解下產(chǎn)生三磷酸腺苷。飛翔的鳥類面臨的一個(gè)嚴(yán)峻問(wèn)題是使這個(gè)循環(huán)不斷地更新。利用碳水化合物或由蛋白質(zhì)提供的某種氨基酸可以促進(jìn)這一更新。
    幾項(xiàng)對(duì)紅腹濱鷸等海鳥的飛翔研究表明，維持馬拉松式的飛翔需要消耗大量的碳水化合物、脂肪和蛋白質(zhì)。雖然肝臟和肌肉中貯藏著碳水化合物，體腔和一小部分紅纖維細(xì)胞中貯藏著脂肪，但是沒有專門貯藏蛋白質(zhì)的地方。蛋白質(zhì)的來(lái)源是身體的任何組織，如胸大肌、其他肌肉和消化器官。
    問(wèn)題是，如果脂肪是長(zhǎng)距離飛翔，尤其是耐力極強(qiáng)的飛翔中的主要能量提供者，為什么也需要蛋白質(zhì)呢？
    部分原因是，蛋白質(zhì)被用來(lái)保護(hù)和修復(fù)所有組織的結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)在飛翔中的重要作用表現(xiàn)在以下幾方面：
    給大腦提供營(yíng)養(yǎng)，如丙氨酸能夠迅速轉(zhuǎn)化成葡萄糖，同時(shí)給肝臟和胸大肌補(bǔ)充肝糖。
補(bǔ)充并維持檸檬酸循環(huán)需要的生物化學(xué)成分，不斷地把脂肪分解成能量。例如，生物化學(xué)成分之一草·乙二酸一�；�-乙酸酯的產(chǎn)生就離不開氨羰丙氨酸和天冬氨酸。琥珀酰輔酶A是由異白氨酸、纈氨酸和苯基丙氨酸等產(chǎn)生的。事實(shí)證明高質(zhì)量蛋白質(zhì)在比賽前和長(zhǎng)距離比賽中有著極其重要的作用。
    是否有確鑿的證據(jù)可以證明鴿子在飛翔中使用蛋白質(zhì)呢？所有鳥類分解蛋白質(zhì)后會(huì)產(chǎn)生尿酸，即常見的鳥糞上的白尖。瑞士的研究證明，鴿子飛行4-5小時(shí)后血管中的尿酸就會(huì)持續(xù)地增長(zhǎng)。這表明鴿子比賽時(shí)消耗的蛋白質(zhì)呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。
    這些事實(shí)說(shuō)明，不論鴿子飛行的距離有多遠(yuǎn)，蛋白質(zhì)是它們不可或缺的營(yíng)養(yǎng)成分。在檸檬酸循環(huán)的過(guò)程中，脂肪和蛋白質(zhì)之間也有一定的聯(lián)系。因此，氨基酸的作用可概括為源源不斷地供應(yīng)葡萄糖，補(bǔ)給檸檬酸循環(huán)，保護(hù)和修復(fù)組織。
    對(duì)海鳥的飛行研究表明，脂肪和蛋白質(zhì)間的最佳關(guān)系出現(xiàn)在遷徙前和飛行中。長(zhǎng)距離飛行所消耗的總能量中脂肪所占的比重相對(duì)大一些，而鴿子飛翔時(shí)脂肪提供90%的能量。飛翔中也消耗大量的水分。如果相應(yīng)增加蛋白質(zhì)的消耗量，缺水的壓力可以得到緩解。
    馬林根教授提到，蛋白質(zhì)可以提供氨基酸，氨基酸可以轉(zhuǎn)換成為葡萄糖、肝糖和脂肪，因此身體中儲(chǔ)存一定量的蛋白質(zhì)非常重要。他補(bǔ)充說(shuō)，在裝籠參加比賽的前一周，最好給鴿子喂一些動(dòng)物蛋白藥片。對(duì)用豌豆等豆類給鴿子補(bǔ)充蛋白質(zhì)的傳統(tǒng)做法他持保留意見。他覺得一般來(lái)講，與植物所提供的蛋白質(zhì)相比，動(dòng)物蛋白可以提供更多種類的氨基酸，尤其是那些重要氨基酸類。
    現(xiàn)今，隨著賽鴿飲食的發(fā)展出現(xiàn)這樣一種趨勢(shì)：豌豆和菜豆類使用量的減少和含多種重要氨基酸的蛋白質(zhì)、高質(zhì)量脂肪和碳水化合物產(chǎn)品使用量的增加。
    我們可以從馬林根教授的研究和對(duì)海鳥類的實(shí)驗(yàn)中得到一些啟示：通過(guò)給鴿子增加含有多種氨基酸的飲食，不但可以修復(fù)并保護(hù)所有的肌體組織結(jié)構(gòu)，還可以增加體內(nèi)蛋白質(zhì)的貯存量。
    盡管不提倡使用豌豆，但也不排斥它，不過(guò)最好是給鴿子食用未經(jīng)藥物加工的動(dòng)物蛋白顆粒，要求其成分有重要氨基酸；豌豆、大麻籽、油菜籽、亞麻籽、去殼的葵花籽也可以補(bǔ)充各類氨基酸。它們不僅含有多種氨基酸，也含有豐富的脂肪。
    因?yàn)轼澴芋w內(nèi)沒有專門貯藏蛋白質(zhì)的位置，所以要要一直給鴿子食用高蛋白類飼料。裝籠參賽前一周中喂食1-5%的高蛋白藥片或作物種子，這樣到比賽時(shí)各類重要氨基酸也就到位了。
    有些經(jīng)常打長(zhǎng)距離比賽的鴿友也許會(huì)堅(jiān)持傳統(tǒng)的做法，但他們過(guò)分依賴以豌豆和菜豆形式存在的蛋白質(zhì)，只能使脂肪和碳水化合物的含量缺失。即便如此，我們也可以從他們的經(jīng)驗(yàn)中看出對(duì)蛋白質(zhì)作用的重視，只是忽略了蛋白質(zhì)中要含有多種重要的氨基酸。
最后說(shuō)明的是，賽鴿是由巖鴿進(jìn)化來(lái)的，而不屬于候鳥，所以它們之間的耐力型飛行有著根本的不同。鴿子一連飛翔許多小時(shí)不是它的本性，只不過(guò)繼承巖鴿的歸巢性（巖鴿也只是在巢附近飛），并在人們的選擇和訓(xùn)練過(guò)程中才越飛越遠(yuǎn)。
    正因?yàn)轼澴拥淖嫦炔皇呛蝤B類，所以無(wú)論是訓(xùn)練還是比賽，要培養(yǎng)它的耐力就應(yīng)該保證一定量蛋白質(zhì)的攝取。