在我職業生涯中一個特別奇怪的時刻，我發現自己正在翻找鴯鶓（那種滑稽的澳大利亞鴕鳥親戚）產生的大堆圓錐形糞便。我試圖弄清楚種子在鴯鶓消化系統中完整透過並足以發芽的頻率有多高。我的同事和我種下了數千粒收集到的種子並等待著。最終，小叢林生長起來了。
顯然，鴯鶓吃的植物已經進化出能夠相對完好地在消化中存活下來的種子。雖然鳥類希望儘可能多地從水果中獲取卡路里——包括從種子中——但植物則致力於保護它們的後代。儘管當時我沒有想到，但我後來意識到，人類也在與我們吃的食物進行一場拔河比賽，一場我們錯誤地衡量戰利品——卡路里——的戰鬥。
食物是身體的能量。口腔、胃和腸道中的消化酶將複雜的食物分子分解成更簡單的結構，例如糖和氨基酸，這些結構透過血液流向我們所有的組織。我們的細胞利用儲存在這些簡單分子化學鍵中的能量來照常運作。我們用一種稱為食物卡路里或千卡路里的單位來計算所有食物中的可用能量——將一公斤水加熱一度攝氏度所需的能量。脂肪每克提供約九卡路里，而碳水化合物和蛋白質僅提供四卡路里。纖維僅提供微不足道的兩卡路里，因為人類消化道中的酶很難將其分解成更小的分子。
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您見過的每個食物標籤上的每個卡路里計數都基於這些估計或其適度的推導。然而，這些近似值假設 19 世紀的實驗室實驗能夠準確反映不同身體的、不同的人從許多不同種類的食物中獲得的能量。新的研究表明，這種假設充其量過於簡單化。要準確計算某人從特定食物中獲得的總卡路里，您必須考慮一系列令人眼花繚亂的因素，包括該食物是否已經進化到能夠在消化中存活；煮、烤、微波或用烈酒炙烤食物如何改變其結構和化學性質；身體分解不同種類食物需要消耗多少能量；以及腸道中數十億細菌在多大程度上幫助人類消化，反之，又為自己竊取一些卡路里。
營養科學家開始學習到足以假設性地改進卡路里標籤的程度，但事實證明，消化是一個非常複雜和混亂的過程，我們可能永遠無法推匯出計算絕對準確卡路里計數的公式。
難啃的硬骨頭
現代卡路里計數的缺陷起源於 19 世紀，當時美國化學家威爾伯·奧林·阿特沃特開發了一種系統，至今仍在使用，用於計算一克脂肪、蛋白質和碳水化合物的平均卡路里數。阿特沃特盡了最大努力，但沒有食物是平均的。每種食物都以自己的方式消化。
考慮一下蔬菜在消化率上的差異。我們吃數百種不同植物的莖、葉和根。某些物種的莖和葉中的植物細胞壁比其他物種的細胞壁堅韌得多。即使在同一種植物內，細胞壁的耐久性也可能不同。老葉往往比幼葉具有更堅固的細胞壁。一般來說，我們吃的植物材料中細胞壁越脆弱或退化，我們從中獲得的卡路里就越多。烹飪很容易破壞菠菜和西葫蘆等食物中的細胞，但木薯 (Manihot esculenta) 或荸薺 (Eleocharis dulcis) 則更耐破壞。當細胞壁保持堅固時，食物會囤積它們珍貴的卡路里並完整地透過我們的身體（想想玉米）。
一些植物部分已經進化出適應性，要麼使自己更美味以吸引動物，要麼完全避開消化。水果和堅果最初在白堊紀（1.45 億至 6500 萬年前）進化出來，就在哺乳動物開始在恐龍的腿間奔跑後不久。進化青睞既美味又易於消化的水果，以便更好地吸引可以幫助植物傳播種子的動物。然而，它也青睞難以消化的堅果和種子。畢竟，種子和堅果需要經受住鳥類、蝙蝠、齧齒動物和猴子的腸道，才能傳播它們所含的基因。
研究表明，花生、開心果和杏仁的消化不如其他具有相似蛋白質、碳水化合物和脂肪水平的食物徹底，這意味著它們釋放的卡路里比人們預期的要少。美國農業部珍妮特·A·諾沃特尼及其同事的一項新研究發現，當人們吃杏仁時，他們每份僅獲得 129 卡路里，而不是標籤上報告的 170 卡路里。他們透過要求人們遵循完全相同的飲食——除了他們吃的杏仁量之外——並測量他們糞便和尿液中未使用的卡路里，得出了這個結論。
即使是那些沒有進化到能夠在消化中存活下來的食物，其消化率也存在顯著差異。蛋白質可能需要比脂肪多五倍的能量來消化，因為我們的酶必須解開構成蛋白質的緊密纏繞的氨基酸鏈。然而，食物標籤並沒有考慮到這種能量消耗。有些食物（如蜂蜜）非常容易利用，以至於我們的消化系統幾乎沒有被利用。它們在我們的胃中分解，並迅速穿過我們的腸壁進入血液：遊戲結束。
最後，有些食物會促使免疫系統識別並處理任何搭便車的病原體。沒有人認真評估過這個過程涉及多少卡路里，但可能相當多。一塊略微生的肉可能窩藏大量潛在的危險微生物。即使我們的免疫系統沒有攻擊我們食物中的任何病原體，它仍然會消耗能量來採取區分敵友的第一步。更不用說，如果未煮熟的肉中的病原體導致腹瀉，可能會造成巨大的卡路里損失。
烹飪有什麼作用？
現代卡路里標籤的最大問題或許是它們未能考慮到一項日常活動，這項活動會極大地改變我們從食物中獲得的能量：我們燉、炸、炒以及以其他方式加工我們吃的東西的方式。在研究野生黑猩猩的攝食行為時，現在在哈佛大學的生物學家理查德· Wrangham 嘗試吃黑猩猩吃的東西。他餓壞了，最終屈服於吃人類食物。他開始相信，學會加工食物——用火烹飪並用石頭搗碎——是人類進化史上的一個里程碑。鴯鶓不加工食物；任何猿類在任何程度上都不加工食物。然而，世界上每一種人類文化都擁有改造食物的技術。我們研磨、加熱、發酵。當人類學會烹飪食物——特別是肉類——時，他們會極大地增加他們從該食物中提取的卡路里數量。 Wrangham 提出，從食物中獲得更多能量使人類能夠發育和滋養相對於身體尺寸而言異常大的大腦。但直到現在，還沒有人透過受控實驗精確地研究食物加工如何改變其提供的能量。
Rachel N. Carmody 是 Wrangham 實驗室的前研究生，她和她的合作者給成年雄性小鼠餵食紅薯或瘦牛肉。她將這些食物生的和完整的、生的和搗碎的、煮熟的和完整的、或煮熟的和搗碎的食物提供給小鼠，並允許小鼠隨意吃四天。小鼠在生紅薯上體重減輕約四克，但在煮熟的紅薯（搗碎的和完整的）上體重增加。同樣，小鼠在食用熟肉而不是生肉時，體重多保留了一克。這種反應在生物學上是有道理的。熱量加速了蛋白質的解開，從而加速了蛋白質的消化率，並殺死了細菌，據推測，這減少了免疫系統必須消耗的能量來對抗任何病原體。
Carmody 的發現也適用於工業加工。在 2010 年的一項研究中，食用 600 或 800 卡路里的全麥麵包（含有葵花籽、穀物顆粒和切達乳酪）的人比食用相同數量的白麵包和“加工乳酪產品”的人消耗了兩倍的能量來消化食物。因此，吃全麥零食的人獲得的卡路里減少了 10%。
即使兩個人吃同樣的紅薯或同一塊以相同方式烹飪的肉，他們也不會從中獲得相同數量的卡路里。 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，這些小鼠在給定飲食下生長或萎縮的程度仍然存在差異。人們在幾乎所有特徵上都存在差異，包括不顯眼的特徵，例如腸道的大小。測量人們的結腸多年來並不流行，但當它在 20 世紀初成為歐洲科學家的熱潮時，研究發現，某些俄羅斯人群的大腸平均比某些波蘭人群的大腸長約 57 釐米。由於營養吸收的最後階段發生在大腸中，因此俄羅斯人吃與波蘭人相同數量的食物很可能從中獲得更多卡路里。人們產生的特定酶也各不相同。根據某些衡量標準，大多數成年人不產生乳糖酶，乳糖酶是分解牛奶中乳糖所必需的。因此，對一個人來說是高卡路里拿鐵的東西，對另一個人來說卻是低卡路里腹瀉。
人們在科學家已經開始視為人體額外器官的腸道細菌群落中也存在巨大差異。在人類中，兩個細菌門，擬桿菌門和厚壁菌門，在腸道中占主導地位。研究人員發現，肥胖人群的腸道中含有更多的厚壁菌門，並提出有些人肥胖，部分原因是額外的細菌使他們更有效地代謝食物：因此，更多的營養物質進入血液迴圈，而不是作為廢物流失，如果它們沒有被利用，就會以脂肪的形式儲存起來。其他微生物僅在特定人群中出現。例如，一些日本人腸道中有一種特別擅長分解海藻的微生物。事實證明，這種腸道細菌從一種海洋細菌那裡竊取了海藻消化基因，這種海洋細菌附著在生海藻沙拉上。
由於許多現代飲食都含有如此多易於消化的加工食品，它們可能會減少那些進化為消化我們自身酶無法消化的更多纖維物質的腸道微生物種群。如果我們繼續使我們的腸道對這些細菌的友好環境減少，我們可能會從芹菜等堅韌的食物中獲得更少的卡路里。
很少有人試圖根據我們目前對人類消化的理解來改進食物標籤上的卡路里計數。我們可以調整阿特沃特系統，以考慮堅果帶來的特殊消化挑戰。我們甚至可以針對每種堅果或更普遍地針對每種食物這樣做。然而，這些變化（不出所料，加利福尼亞杏仁委員會這個倡導團體支援了這些變化）將要求科學家以諾沃特尼及其同事研究杏仁的相同方式研究每一種食物，一次一袋糞便和一罐尿液。從 FDA 的規定來看，該機構不太可能阻止食品銷售商根據此類新研究調整卡路里計數。更大的挑戰是根據食品的加工方式修改標籤；似乎沒有人發起任何努力來進行這種更大的改變。
然而，即使我們完全修改了卡路里計數，它們也永遠不會完全準確，因為我們從食物中提取的卡路里量取決於食物與人體及其眾多微生物之間如此複雜的相互作用。歸根結底，我們都想知道如何在超市做出最明智的選擇。僅僅根據食物標籤計算卡路里是一種過於簡單化的健康飲食方法——這種方法不一定能改善我們的健康，即使它有助於我們減肥。相反，我們應該在人類生物學的背景下更仔細地思考我們從食物中獲得的能量。加工食品在胃和腸道中非常容易消化，因此它們以非常少的工作量為我們提供大量能量。相比之下，蔬菜、堅果和全穀物使我們為了卡路里而揮汗如雨，通常比加工食品提供更多的維生素和營養物質，並保持我們腸道細菌的快樂。因此，對於想要吃得更健康和減少卡路里的人來說，選擇全食物和生食而不是高度加工食品是合乎邏輯的。你可以稱之為鴯鶓之道。