本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点。
人类擅长走路。更确切地说，我们走路非常高效。随着我们进化成直立行走，我们也进化成以非常经济的方式行走，在最佳步行速度下消耗更少的热量，但在加速或减速时会消耗更多热量。我们可能也是经济高效的跑步者和步行者，对于哺乳动物来说我们处于平均水平，但我们修长的腿和这些腿承受重复压力的能力表明，我们可能处于灵长类动物中效率较高的一端（而且我们是地球上最好的长跑运动员之一，所以我们可以为此感到自豪）。关于跑步的结论尚未最终确定，但就步行而言，我们在中等速度（大约 5 公里/小时，或男性为 3.1 英里/小时，相对轻快的步行速度，每英里 20 分钟）时效率最高。
所以我们是优秀的步行者，或者至少是经济型的步行者。但问题是，是什么造就了这种效率？我们究竟是如何在特定的步行速度下燃烧更少的热量的？理想情况下，这意味着我们的肌肉，就像我们的整体身体一样，在中等步行速度下效率最高。随着时间的推移燃烧的热量是产生运动的所有肌肉的总代谢率的结果。因此，由于您的新陈代谢在中等步行速度下被最小化，从而产生最高的效率，因此从理论上讲，您的单个肌肉也在中等步行速度下最小化其新陈代谢是有道理的，而累积效应是能量效率。
理论上，这是有道理的。在一定的速度下，你总体上燃烧更少的热量，并且没有那么努力地工作，所以你的单个肌肉也一定没有那么努力地工作。对吧？
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嗯...可能错了。
Carrier 等人。“人类的肌肉骨骼系统并非为了最大限度地提高运动的经济性而调整”。PNAS，2011 年。
本文探讨了一个问题，即腿部和背部的单个肌肉在我们最经济的步行和跑步速度下是否效率最高。作者选择了 17 名男性（他们排除了女性，因为女性的步速和运动效率非常不同，但我真希望他们两者都做了，看看它们之间的一些差异会非常有趣），并让他们在跑步机上进行实验（他们指出，所有男性都对跑步机进行了“适应”）。他们连接了肌电图的导联线，这是一种测量骨骼肌电活动的方法。虽然这不能直接记录每块肌肉的能量效率，但它可以观察电活动中的差异，您可以将这些差异外推作为衡量肌肉使用多少能量的指标。较低的电活动，该单个肌肉的活动较低，这可能与该肌肉的个体代谢相关。
因此，他们让这些人站在跑步机上并连接了导联线。他们让他们以最舒适的速度交替行走，接近最有效率的速度 5 公里/小时（3 英里/小时），并以各种速度跑步，从非常悠闲的 6 公里/小时（3.7 英里/小时）开始，逐步加速到 20 公里/小时（12 英里/小时，或 5 分钟/英里，对大多数人来说是全力冲刺）的全速跑。在每个速度下，他们观察了每单位行进距离的累积肌肉活动 (CMAPD)，以了解每块肌肉在给定速度下的效率。
这就是他们得到的结果。
（点击放大）
这是一个他们研究的 13 块肌肉的摘要图，黑色代表步行，灰色代表跑步，每个肌肉都有一个点表示其效率最高的速度。您可以看到存在相当大的差异，尤其是在跑步中。不仅如此，虽然大多数肌肉在我们舒适的快走中表现出最高的效率，但并非所有肌肉都是如此。因此，虽然您的许多肌肉在快走速度下效率最高（并且可能有助于我们在该速度下的能量经济性），但并非所有肌肉都是如此。这与所有肌肉都将达到最高效率的假设相矛盾。我们是高效的步行者，但并没有我们可能达到的那么高效。
现在，您可能会想“我们的肌肉并非都调整到最大的快走/跑步效率？！完全是进化失败”。但实际上，这可能与事实恰恰相反。最终，拥有广泛的肌肉骨骼效率可能更好。毕竟，您不仅仅以轻快的速度走路。您跑步、冲刺、加速和跳跃。你踢腿。你闲逛。您甚至可能偶尔跳舞一次。所有这些事情都涉及肌肉以不同的方式工作。并且在加速等情况下（特别是涉及臀肌的运动），真正重要的加速时的效率可能比特定肌肉在快走时的效率产生更大的进化差异。例如，作者将我们与马进行比较。马在快走和中速小跑的最佳速度下是惊人的高效运动者。但在这些步态之外，它们的效率确实非常低。与我们相比，它们更专注于特定的步速。虽然我们效率不高，但我们在我们喜欢的步速下略微缺乏效率可能使我们在其他方面更有效率，从而为我们提供更大的灵活性，并扩大我们可持续速度的范围。我们可以长时间慢跑，我们可以快走或慢走，并且总体而言，我们在所有这些速度下的效率都可能比马更高。因此，虽然您的肌肉可能并非都同意单一速度，但从长远来看（呵呵），这可能是一件好事。
Carrier, D.、Anders, C. 和 Schilling, N. (2011)。人类的肌肉骨骼系统并非为了最大限度地提高运动的经济性而调整。《美国国家科学院院刊》，108 (46), 18631-18636 DOI：10.1073/pnas.1105277108