吃牛不如吃老鼠?錯誤的 Kleiber’s Law 應用

更新於 發佈於 閱讀時間約 9 分鐘

Mary Roach是我很喜歡的科普作者,不過,最近有讀友對她那本充滿幽默與奇聞的暢銷書《打包去火星:NASA太空人瘋狂實境秀 Packing for Mars:The Curious Science of Life in the Void》中的一段文字提出了疑問。


那段文字說什麼呢?Mary Roach 提到了一個令人噴飯卻又真實存在的太空營養學討論:


「為了讓兩三位火星太空人享用牛肉,一整頭重達 500 公斤的公牛得被運上太空;但若改吃老鼠,只需要 42 公斤、約 1,700 隻老鼠,就能提供同樣熱量。」
“To serve beef to two or three Mars astronauts, ‘a steer of 500-kilogram body weight has to be hauled into space.’ Whereas the same number of calories could be derived from just 42 kilograms of mice (about 1,700 of them).


這不是科幻小說的惡趣味情節,而是真實記錄自 1964 年一場名為〈Nutrition in Space and Related Waste Problems〉的學術會議。在他的演講記錄〈Animal Food for Astronauts〉中,Kleiber提出了實際估算(見表二)。Kleiber 在那場演講中討論了不同動物以單位重量產生能量的效率,結論是:「當太空船的載重極為寶貴時,與其吃牛排,不如喝老鼠湯(mouse stew)比較划算。」

表格擷取自會議論文

表格擷取自會議論文

這段內容確實出現在 Roach 的書中,但當她將 Kleiber’s Law 這個生理學定律一併提及時,也讓不少讀者產生誤解:Kleiber’s Law 真的能用來預測老鼠肉的營養效率嗎?


動物代謝研究權威 Max Kleiber 當時被邀請分享「哪種動物最適合太空飼養」,他提出包括老鼠在內的不同動物,在「單位重量」下所能供應的熱量差異,成為該會議最引人注目的話題之一。Roach 在書中引用這段思考實驗,試圖突顯太空資源限制下人類不得不進行的奇特取捨。她甚至提到,這樣的推論是根據 Kleiber’s Law —— 一個描述動物體重與代謝率關係的經典公式。


不過,撇開吃不吃老鼠(我想,老鼠肉應該可以列入「Bizarre Food」吧)不談,老鼠肉真的有那麼高熱量嗎?我知道在動物肉裡面,兔肉因為脂肪含量過低,所以只吃兔肉會造成所謂的「兔飢餓症」(rabbit starvation),但是老鼠肉真有那麼高熱量嗎?


首先,我們先來看Kleiber’s Law 。


Kleiber’s Law 是 20 世紀動物生理學中的一項重要發現,其核心公式為:


基礎代謝率(BMR) ≈ 體重的 0.75 次方


這個定律指出,雖然體型越大的動物總能量消耗越高,但其單位體重的能量消耗卻越低。舉例來說,一隻 5 克重的老鼠,每公斤每天消耗的能量比一隻 500 公斤重的牛要多得多。這使得小動物在生存上必須更快攝取能量,也進一步影響其行為、生殖週期與壽命。


這項定律對理解生態學與動物生理學影響深遠——但,它並不告訴我們「動物死後牠的肉裡有多少熱量」。而且,Kleiber在會議中所說的,也並不是「老鼠的肉熱量比較高」。


Kleiber 到底在說什麼呢?


閱讀會議原始資料我們可以確認,Kleiber 所做的分析是假設太空能源是充足的,那麼飼養效率(energy efficiency)不是首要考量;這時,關鍵變數反而是「要產出相同熱量的動物屍體,要搬多重的生物上太空」。


他進一步從代謝體重 W0.75 與體重 W 的比值(也就是 W-0.25)來推估,不同動物產生可供人類食用能量的速度與體重的關係;得出的表格顯示:要供應 7.4 Mcal(可供兩至三位太空人一日所需),需要搬進太空500 公斤重的牛隻,但是如果換成老鼠的話,只要42 公斤。


Kleiber(1964)在〈Animal Food for Astronauts〉一文中指出,動物能量利用效率與體型無關,但當考慮到太空運輸的重量限制時,小動物因為「單位體重的產出速率較快」,在理論上成為更「划算」的肉源。他甚至半開玩笑地寫道:

「當太空載重是問題時,與其吃牛排,不如來碗老鼠燉湯(mouse stew)。」(When weight is important, the astronauts should eat mouse stew instead of beef steaks.)
圖片作者:ChatGPT

圖片作者:ChatGPT

這是一個輸出速率與負載限制的技術問題,不是肉的營養密度比較,也不是從 Kleiber’s Law 推出「老鼠肉比較補」。


Roach 的版本出現了怎樣的誤讀?


Mary Roach 的描述把這段歷史插曲包裝成科普笑點時,順便提到了 Kleiber’s Law,這容易讓讀者以為 Kleiber 的意思是:


因為老鼠代謝快 → 所以肉裡能量多 → 所以更適合當太空糧食


這就是錯誤的邏輯滑坡。


Kleiber 並未這樣說。他清楚指出:能量轉換效率與體型無關(efficiency independent of body size),只是單位質量的產出速度不同。


當代謝學遇上科普寫作


Mary Roach 的《Packing for Mars》成功喚起我們對太空營養的想像,也真實呈現過去學者如何在極端條件下做出異想天開的假設。但這段「吃牛不如吃老鼠」的故事,在轉述過程中混淆了 Kleiber’s Law 的真正意義。


Kleiber 只是在探討「單位體重的產出速率與太空運輸負重的關係」,並未將代謝率轉化為「肉的營養密度」來比較。


將 Kleiber’s Law 應用到太空食物設計時,如果只是討論「活體動物所需的飼料與氧氣效率」,那是合理的。但如果從「老鼠代謝快」跳躍到「所以牠們的肉含有較多熱量」然後導出「所以老鼠肉更適合做為太空糧食」,那就是一個錯誤的推論鏈。


屠宰後的肉到底能提供多少熱量呢?這是由肉裡面的

  • 蛋白質、脂肪、水分比例
  • 可食用部分比例,也就是去骨、去內臟(不過老一輩的會吃內臟)之後剩下多少肉
  • 保存方式(冷凍 vs 乾燥)

來決定。而這些因素和動物在活著時的代謝速率關係並不大。


從網路上的資料來看:

  • 每100公克的牛肉:288 kcal (Nutrition facts)
  • 每100公克的兔肉:136 kcal(Nutrition facts)
  • 每100公克的老鼠肉:216 kcal(The Nutritional Content of a Rat


由此可見,老鼠肉並不特別「高效」。更重要的是,養一群老鼠在太空中繁殖、屠宰與衛生管理的難度,遠遠超過冷凍保存的牛肉塊。


雖然 Mary Roach 的《打包去火星》成功喚起我們對太空飲食科學的興趣,也重現了 1960 年代科學家試圖「認真討論荒謬問題」的勇氣。但這段以 Kleiber’s Law 為基礎的老鼠與牛的比較,其實混淆了「活體代謝率」與「屠體熱量價值」這兩個完全不同的概念。


這提醒我們,在欣賞科普作品的幽默與巧思時,也要保持懷疑與批判精神,特別是當科學原理被跨越到另一個領域時——哪怕只是多走了一小步,也可能讓邏輯跳了個大洞。


參考文獻:

Roach, M. (2010). Packing for Mars: The curious science of life in the void. W. W. Norton & Company.

Kleiber M (October 1947). Body size and metabolic rate. Physiological Reviews. 27 (4): 511–41. doi:10.1152/physrev.1947.27.4.511

Kleiber, M. (1964). Animal food for astronauts. In Nutrition in space and related waste problems (pp. 299–303). National Academy of Sciences – National Research Council. Publication No. 1202.


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