Парадокс упражнений. Научный взгляд на физическую активность, отдых и здоровье

На очень коротких спринтерских дистанциях развиваемая скорость в основном зависит от силы и навыка. Поскольку ноги спринтера работают как пара молотов, мощно и быстро ударяющихся о землю, а (как доказал Ньютон) каждое действие вызывает равное по силе противодействие, то чем сильнее ноги спринтера ударяют о землю и отталкиваются от нее, тем сильнее противодействующая сила выталкивает тело вверх и вперед. Поэтому скорость при беге на 100 и 200 м ограничивается тем, какую силу удается развить мышцам ног бегуна за короткое мгновение (для лучших спринтеров мира это всего десятая доля секунды), когда нога на земле[240]. Итак, Усэйн Болт преодолевает спринтерские дистанции намного быстрее, чем Дженни, главным образом потому, что его ноги гораздо сильнее ударяются о землю.

На длинных дистанциях и Болт, и Дженни быстро выбьются из сил, если не умерят темп, из-за способа, каким все организмы изо всех сил стараются быстро преобразовать питательные вещества в пригодную для использования энергию. Поэтому организм часто уподобляют двигателю внутреннего сгорания: как мотор в автомобиле сжигает бензин, так организм сжигает пищу, и, если мы бежим слишком быстро, в наших телах заканчивается «топливо», как в машине бензин, если сильно гнать ее. Правда, эта аналогия неточна, поскольку организм больше схож с электромобилем, но вместо одного емкого аккумулятора, который можно подзаряжать время от времени, клетки нашего организма используют миллионы крошечных органических батарей, требующих постоянной подзарядки.

Эти миниатюрные органические батарейки, носители энергии во всех живых организмах, называются аденозинтрифосфатами (АТФ). Как видно из названия, АТФ состоит из молекулы белка (аденозина), соединенного с тремя молекулами фосфата (атом фосфора, P, в окружении атомов кислорода, О). Эти три фосфата соединены в цепочку один поверх другого, и в химических связях между соседними фосфатами запасается энергия. Когда крайний фосфат отщепляется под действием воды, за счет разрыва его связи с соседним высвобождается крохотное количество энергии, а также один ион водорода (H+), в результате чего аденозинтри

фосфат переходит в аденозиндифосфат, АДФ. Энергия на выходе питает почти все протекающие в каждой клетке процессы, в том числе возбуждает нервные клетки, продуцирует белки, сокращает мышцы. Что очень важно, маленькие батарейки АТФ способны перезаряжаться. Посредством разрыва химических связей в молекулах сахара и жиров клетки получают энергию, необходимую для восстановления АДФ до АТФ путем присоединения утраченного фосфата

[241]. Но проблема в том, что, будь ты хоть гиеной, хоть человеком, чем быстрее ты бежишь, тем труднее организму успеть подзарядить свои АТФ-батарейки, и потому через короткое время скорость бега приходится снизить.

Для более наглядного представления о том, как работает эта фантастическая, хотя и ограничивающая нашу скорость система, измыслить которую только эволюции и было под силу, представим, что Усэйн Болт и ваш покорный слуга на просторах Африки на пару спасаемся бегством от гиены. Хотя поначалу Болт помчится куда быстрее, чем я, он тоже секунд через тридцать начнет задыхаться, поскольку и у него, и у меня АТФ перезаряжается посредством одних и тех же трех процессов (схематически показанных на рис. 11), которые задействуются последовательно в разные временны

е промежутки — мгновенно, на короткое время и долгосрочно, — но за счет компромисса между скоростью и выносливостью.

Рис. 11. Различные процессы, с помощью которых мышечные ткани со временем восполняют запасы АТФ. Сначала мышцы почти мгновенно получают энергию за счет имеющихся запасов АТФ и креатинфосфата (CrP), дальше энергия быстро поступает в мышцы за счет гликолиза, а потом — за счет аэробного обмена веществ, и это процесс медленный. Аэробный обмен веществ происходит в митохондриях посредством высвобождения энергии либо из пирувата (соль пировиноградной кислоты и конечный продукт гликолиза), либо из жирных кислот