在我职业生涯中一个特别奇怪的时刻，我发现自己正在翻找鸸鹋（那种滑稽的澳大利亚鸵鸟亲戚）产生的大堆圆锥形粪便。我试图弄清楚种子在鸸鹋消化系统中完整通过并足以发芽的频率有多高。我的同事和我种下了数千粒收集到的种子并等待着。最终，小丛林生长起来了。
显然，鸸鹋吃的植物已经进化出能够相对完好地在消化中存活下来的种子。虽然鸟类希望尽可能多地从水果中获取卡路里——包括从种子中——但植物则致力于保护它们的后代。尽管当时我没有想到，但我后来意识到，人类也在与我们吃的食物进行一场拔河比赛，一场我们错误地衡量战利品——卡路里——的战斗。
食物是身体的能量。口腔、胃和肠道中的消化酶将复杂的食物分子分解成更简单的结构，例如糖和氨基酸，这些结构通过血液流向我们所有的组织。我们的细胞利用储存在这些简单分子化学键中的能量来照常运作。我们用一种称为食物卡路里或千卡路里的单位来计算所有食物中的可用能量——将一公斤水加热一度摄氏度所需的能量。脂肪每克提供约九卡路里，而碳水化合物和蛋白质仅提供四卡路里。纤维仅提供微不足道的两卡路里，因为人类消化道中的酶很难将其分解成更小的分子。
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您见过的每个食物标签上的每个卡路里计数都基于这些估计或其适度的推导。然而，这些近似值假设 19 世纪的实验室实验能够准确反映不同身体的、不同的人从许多不同种类的食物中获得的能量。新的研究表明，这种假设充其量过于简单化。要准确计算某人从特定食物中获得的总卡路里，您必须考虑一系列令人眼花缭乱的因素，包括该食物是否已经进化到能够在消化中存活；煮、烤、微波或用烈酒炙烤食物如何改变其结构和化学性质；身体分解不同种类食物需要消耗多少能量；以及肠道中数十亿细菌在多大程度上帮助人类消化，反之，又为自己窃取一些卡路里。
营养科学家开始学习到足以假设性地改进卡路里标签的程度，但事实证明，消化是一个非常复杂和混乱的过程，我们可能永远无法推导出计算绝对准确卡路里计数的公式。
难啃的硬骨头
现代卡路里计数的缺陷起源于 19 世纪，当时美国化学家威尔伯·奥林·阿特沃特开发了一种系统，至今仍在使用，用于计算一克脂肪、蛋白质和碳水化合物的平均卡路里数。阿特沃特尽了最大努力，但没有食物是平均的。每种食物都以自己的方式消化。
考虑一下蔬菜在消化率上的差异。我们吃数百种不同植物的茎、叶和根。某些物种的茎和叶中的植物细胞壁比其他物种的细胞壁坚韧得多。即使在同一种植物内，细胞壁的耐久性也可能不同。老叶往往比幼叶具有更坚固的细胞壁。一般来说，我们吃的植物材料中细胞壁越脆弱或退化，我们从中获得的卡路里就越多。烹饪很容易破坏菠菜和西葫芦等食物中的细胞，但木薯 (Manihot esculenta) 或荸荠 (Eleocharis dulcis) 则更耐破坏。当细胞壁保持坚固时，食物会囤积它们珍贵的卡路里并完整地通过我们的身体（想想玉米）。
一些植物部分已经进化出适应性，要么使自己更美味以吸引动物，要么完全避开消化。水果和坚果最初在白垩纪（1.45 亿至 6500 万年前）进化出来，就在哺乳动物开始在恐龙的腿间奔跑后不久。进化青睐既美味又易于消化的水果，以便更好地吸引可以帮助植物传播种子的动物。然而，它也青睐难以消化的坚果和种子。毕竟，种子和坚果需要经受住鸟类、蝙蝠、啮齿动物和猴子的肠道，才能传播它们所含的基因。
研究表明，花生、开心果和杏仁的消化不如其他具有相似蛋白质、碳水化合物和脂肪水平的食物彻底，这意味着它们释放的卡路里比人们预期的要少。美国农业部珍妮特·A·诺沃特尼及其同事的一项新研究发现，当人们吃杏仁时，他们每份仅获得 129 卡路里，而不是标签上报告的 170 卡路里。他们通过要求人们遵循完全相同的饮食——除了他们吃的杏仁量之外——并测量他们粪便和尿液中未使用的卡路里，得出了这个结论。
即使是那些没有进化到能够在消化中存活下来的食物，其消化率也存在显着差异。蛋白质可能需要比脂肪多五倍的能量来消化，因为我们的酶必须解开构成蛋白质的紧密缠绕的氨基酸链。然而，食物标签并没有考虑到这种能量消耗。有些食物（如蜂蜜）非常容易利用，以至于我们的消化系统几乎没有被利用。它们在我们的胃中分解，并迅速穿过我们的肠壁进入血液：游戏结束。
最后，有些食物会促使免疫系统识别并处理任何搭便车的病原体。没有人认真评估过这个过程涉及多少卡路里，但可能相当多。一块略微生的肉可能窝藏大量潜在的危险微生物。即使我们的免疫系统没有攻击我们食物中的任何病原体，它仍然会消耗能量来采取区分敌友的第一步。更不用说，如果未煮熟的肉中的病原体导致腹泻，可能会造成巨大的卡路里损失。
烹饪有什么作用？
现代卡路里标签的最大问题或许是它们未能考虑到一项日常活动，这项活动会极大地改变我们从食物中获得的能量：我们炖、炸、炒以及以其他方式加工我们吃的东西的方式。在研究野生黑猩猩的摄食行为时，现在在哈佛大学的生物学家理查德· Wrangham 尝试吃黑猩猩吃的东西。他饿坏了，最终屈服于吃人类食物。他开始相信，学会加工食物——用火烹饪并用石头捣碎——是人类进化史上的一个里程碑。鸸鹋不加工食物；任何猿类在任何程度上都不加工食物。然而，世界上每一种人类文化都拥有改造食物的技术。我们研磨、加热、发酵。当人类学会烹饪食物——特别是肉类——时，他们会极大地增加他们从该食物中提取的卡路里数量。 Wrangham 提出，从食物中获得更多能量使人类能够发育和滋养相对于身体尺寸而言异常大的大脑。但直到现在，还没有人通过受控实验精确地研究食物加工如何改变其提供的能量。
Rachel N. Carmody 是 Wrangham 实验室的前研究生，她和她的合作者给成年雄性小鼠喂食红薯或瘦牛肉。她将这些食物生的和完整的、生的和捣碎的、煮熟的和完整的、或煮熟的和捣碎的食物提供给小鼠，并允许小鼠随意吃四天。小鼠在生红薯上体重减轻约四克，但在煮熟的红薯（捣碎的和完整的）上体重增加。同样，小鼠在食用熟肉而不是生肉时，体重多保留了一克。这种反应在生物学上是有道理的。热量加速了蛋白质的解开，从而加速了蛋白质的消化率，并杀死了细菌，据推测，这减少了免疫系统必须消耗的能量来对抗任何病原体。
Carmody 的发现也适用于工业加工。在 2010 年的一项研究中，食用 600 或 800 卡路里的全麦面包（含有葵花籽、谷物颗粒和切达奶酪）的人比食用相同数量的白面包和“加工奶酪产品”的人消耗了两倍的能量来消化食物。因此，吃全麦零食的人获得的卡路里减少了 10%。
即使两个人吃同样的红薯或同一块以相同方式烹饪的肉，他们也不会从中获得相同数量的卡路里。 Carmody 和她的同事研究了具有高度相似基因的近交系小鼠。然而，这些小鼠在给定饮食下生长或萎缩的程度仍然存在差异。人们在几乎所有特征上都存在差异，包括不显眼的特征，例如肠道的大小。测量人们的结肠多年来并不流行，但当它在 20 世纪初成为欧洲科学家的热潮时，研究发现，某些俄罗斯人群的大肠平均比某些波兰人群的大肠长约 57 厘米。由于营养吸收的最后阶段发生在大肠中，因此俄罗斯人吃与波兰人相同数量的食物很可能从中获得更多卡路里。人们产生的特定酶也各不相同。根据某些衡量标准，大多数成年人不产生乳糖酶，乳糖酶是分解牛奶中乳糖所必需的。因此，对一个人来说是高卡路里拿铁的东西，对另一个人来说却是低卡路里腹泻。
人们在科学家已经开始视为人体额外器官的肠道细菌群落中也存在巨大差异。在人类中，两个细菌门，拟杆菌门和厚壁菌门，在肠道中占主导地位。研究人员发现，肥胖人群的肠道中含有更多的厚壁菌门，并提出有些人肥胖，部分原因是额外的细菌使他们更有效地代谢食物：因此，更多的营养物质进入血液循环，而不是作为废物流失，如果它们没有被利用，就会以脂肪的形式储存起来。其他微生物仅在特定人群中出现。例如，一些日本人肠道中有一种特别擅长分解海藻的微生物。事实证明，这种肠道细菌从一种海洋细菌那里窃取了海藻消化基因，这种海洋细菌附着在生海藻沙拉上。
由于许多现代饮食都含有如此多易于消化的加工食品，它们可能会减少那些进化为消化我们自身酶无法消化的更多纤维物质的肠道微生物种群。如果我们继续使我们的肠道对这些细菌的友好环境减少，我们可能会从芹菜等坚韧的食物中获得更少的卡路里。
很少有人试图根据我们目前对人类消化的理解来改进食物标签上的卡路里计数。我们可以调整阿特沃特系统，以考虑坚果带来的特殊消化挑战。我们甚至可以针对每种坚果或更普遍地针对每种食物这样做。然而，这些变化（不出所料，加利福尼亚杏仁委员会这个倡导团体支持了这些变化）将要求科学家以诺沃特尼及其同事研究杏仁的相同方式研究每一种食物，一次一袋粪便和一罐尿液。从 FDA 的规定来看，该机构不太可能阻止食品销售商根据此类新研究调整卡路里计数。更大的挑战是根据食品的加工方式修改标签；似乎没有人发起任何努力来进行这种更大的改变。
然而，即使我们完全修改了卡路里计数，它们也永远不会完全准确，因为我们从食物中提取的卡路里量取决于食物与人体及其众多微生物之间如此复杂的相互作用。归根结底，我们都想知道如何在超市做出最明智的选择。仅仅根据食物标签计算卡路里是一种过于简单化的健康饮食方法——这种方法不一定能改善我们的健康，即使它有助于我们减肥。相反，我们应该在人类生物学的背景下更仔细地思考我们从食物中获得的能量。加工食品在胃和肠道中非常容易消化，因此它们以非常少的工作量为我们提供大量能量。相比之下，蔬菜、坚果和全谷物使我们为了卡路里而挥汗如雨，通常比加工食品提供更多的维生素和营养物质，并保持我们肠道细菌的快乐。因此，对于想要吃得更健康和减少卡路里的人来说，选择全食物和生食而不是高度加工食品是合乎逻辑的。你可以称之为鸸鹋之道。