Куда девается жир

Куда девается жир, когда человек худеет? Такой вопрос Рубен Мирман и Андрю Браун, изложившие свои результаты в статье в рождественском номере British Medical Journal, задали 50 семейным врачам (очень приблизительный аналог нашего терапевта), 50 диетологам и 50 тренерам по фитнесу.

Ответы поразили авторов – больше половины респондентов во всех группах ответили, что жир превращается в энергию (тепло). Такой результат кажется совершенно фантастическим с одной стороны, а с другой – демонстрирующим безоговорочную капитуляцию школьного образования перед стереотипами массового сознания. Авторы подозревают, что идея о превращении жира в энергию возникает под действием всяких диетических слоганов вроде «Чтобы похудеть, надо тратить энергии больше, чем потреблять».

Так или иначе, половина респондентов отреклась от закона сохранения массы, в нашей культуре приписываемого Ломоносову (и иногда Лавуазье). Возможно, все эти люди что-то слышали об Эйнштейне, эквивалентности массы и энергии и где-то видели формулу E=mc2. Действительно, в некоторых ситуациях масса может превращаться в энергию. Например, при аннигиляции пары частица-античастица вся масса двух частиц превращается в энергию получившихся фотонов. Заметное количество массы превращается в энергию в ходе ядерных и термоядерных реакций. Когда ядро атома урана сталкивается с медленным нейроном и делится, примерно 1% массы атома урана превращается в энергию. В химических реакциях преобразуется в энергию совсем небольшая часть массы: например, в реакции горения метана

CH4 + 202 → CO2 + 2H20

выделяется 35,6 мегаджоулей на кубический метр газа, что примерно соответствует 0,00000001% от массы.

Если представить себе человека, похудевшего на 10 кг, и подставить в формулу E=mc2 эти самые 10 кг и скорость света – 3Х108 м/c, то получится выделяющаяся энергия примерно в 1 эксаджоуль (1018). Для сравнения – тротиловый эквивалент (энергия, высвобождаемая при взрыве 1 тонны тринитротолуола) – 4 гигаджоуля (109). Короче, если бы каждый худеющий превращал свою массу в энергию, даже клочки не смогли бы разлететься по закоулочкам ввиду отсутствия закоулочков.

Остальные варианты ответа на вопрос, хотя и оставались по большей части неправильными, были более правдоподобными: жир покидал тело хозяина с экскрементами, мочой или потом или даже превращался в мышцы. Вероятно, современные технологии клеточного перепрограммирования способны в лабораторных условиях превратить адипоцит (клетку жировой ткани) в миоцит (клетку мышечной ткани), но массово в организме такой процесс идти никак не может. А заблуждение возникает из-за того, что при интенсивных и упорных занятиях спортом капли жира покидают адипоциты, а мышцы наоборот растут.

Правильный ответ, занявший последнее место, таков – большая по массе часть сожженного жира покидает организм через легкие в виде углекислого газа. Меньшая – в виде воды (через легкие, с потом, мочой и т.п.).

Излишки углеводородов запасаются в организме в виде жиров (триглицеридов). Триглицериды – это эфиры глицерина и трех жирных кислот. В человеческом организме это, как правило, олеиновая кислота, пальмитиновая и линолевая. Стехиометрическая формула среднего триглицерида в организме человека тогда получается примерно C55H104O6. При сжигании жира происходит его окисление, реакция с кислородом. То же самое с небольшими поправками происходит при сжигании дров, бумаги и вообще примерно любых органических соединений. В случае с дровами высокая температура нужна, чтобы кислород начал реагировать с молекулами дерева. В живой клетке поднести к молекуле спичку нельзя, поэтому окисление катализируют специальные белки, но принцип один и тот же. Точно также как дрова не будут гореть без кислорода, живая клетка, лишенная кислорода теряет способность вырабатывать энергию и погибает.

В химических связях между атомами в полимерной молекуле запасена энергия. Энергия высвобождается, и все атомы становятся связаны не друг с другом, а с кислородом. Возможно, именно отсюда происходит заблуждение о том, что жир превращается в энергию. Но на самом деле, потребность в энергии – это причина и спусковой крючок расщепления жиров, но энергия – не единственный продукт расщепления, и вовсе не она обуславливает убыль массы. Просто когда у организма возникает потребность в энергии, начинают синтезироваться ферменты, жиры меняют свое местоположение и окисляются, но масса покидает организм с углекислым газом и водой. В общем виде реакцию расщепления молекулы жира можно записать так:

C55H104O6 + 78O2 → 55CO2 + 52H2O + энергия

Если пересчитать все это на 10 кг жира, получится, что человек для его расщепления должен вдохнуть 29 кг кислорода, выдохнуть 28 кг углекислого газа и еще какими-то способами избавиться от 11 литров воды.

Авторы статьи рассказали, что их стали часто спрашивать, можно ли похудеть, если сильнее дышать. Они предостерегли читателей от таких попыток, потому что они не приводят ни к чему кроме гипервентиляции, характеризующейся головокружением, учащенным сердцебиением, а иногда и обмороками. Кроме того, они успокоили общественность, заверив всеобщее похудение не может привести к росту темпов глобального потепления, поскольку не нарушает естественного круговорота CO2 в природе. К глобальному потеплению же, по их словам, ведет только введение в круговорот нового углерода, до сих пор зафиксированного в недрах земли.

Кроме этого, в результатах опроса видно некоторое несовершенство системы школьного образования. На это указывают и сами авторы, они рекомендуют внести дополнения в школьную программу. Мне же кажется, что, если бы опрошенных попросили нарисовать формулу триглицерида или жирной кислоты, многие участники эксперимента вполне справились бы с этой задачей. Проблемы возникают при переходе от частностей к общей картине и необходимости привлечь соображения из соседних наук (закона сохранения из физики и представления о простейших химических реакций уровня неорганической химии).