Зачем мы бежим, или Как догнать свою антилопу. Новый взгляд на эволюцию человека

Больше четырех миллионов лет вилорог сосуществует с хищниками на открытых равнинах Северной Америки. Он развивался в условиях открытой любому взгляду среды обитания и выжил, не прячась от хищников, а обгоняя их. В свою очередь, хищники – прежде всего саблезубые тигры, волки, гепарды, гигантские короткомордые медведи, ужасные волки, красные волки и гиены – должны были иметь примерно такие же беговые характеристики. В «гонке вооружений» за скорость и выносливость, которая длилась миллионы лет, самых медленных антилоп обычно съедали. Слабости выявлялись и изымались из генофонда. Джон А. Байерс из Университета Айдахо отмечает, что в настоящее время «вилороги слишком быстрые для любого современного хищника» и их стремительность – «призрак» предшествующего давления отбора, которое значительно ослабло примерно 10 тысяч лет назад после вымирания североамериканской фауны в позднем плейстоцене, примерно в то же время, когда люди пришли в Америку из Азии через Берингов перешеек.

Ключ к уникальным способностям вилорогой антилопы – необычайно высокая энергетическая производительность (тот самый упомянутый ранее VO₂max). Уровень потребления кислорода задает уровень переносимой физической нагрузки. VO₂

max, или максимальная аэробная работоспособность, экспериментально устанавливается постепенным увеличением нагрузки на животное (например, его заставляют бегать по беговой дорожке на все большей скорости или при все большем уклоне) до тех пор, пока скорость поглощения кислорода не достигнет своего предела. Затем можно еще больше увеличить нагрузку, но только на несколько секунд, используя накопление в крови молочной кислоты. Спринтеры, бегущие на максимальной скорости, быстрое накопление молочной кислоты субъективно ощущают как «отмирание», когда мышцы словно коченеют. Дополнительный кислород, который после нагрузки нужен для окисления молочной кислоты, образовавшейся во время упражнения, называется кислородным долгом. Увеличившаяся скорость при беге в течение нескольких секунд сверх достижения VO₂max всегда потом обходится дорого. Ускоряться имеет смысл только в том случае, если преследование длится сравнительно недолго и приносит результаты.

Вилорогая антилопа

В исследовании Стэна Линдштедта и его коллег вилороги бежали галопом по беговой дорожке со скоростью 10 м/с в полиэтиленовых масках, собирающих воздух, для измерения аэробного потребления. Затем наклон беговой дорожки был увеличен на 11 %, и у антилоп был зарегистрирован впечатляющий VO₂max в 300 мл кислорода на килограмм массы тела в минуту. Это лишь наполовину меньше, чем у волнистого попугайчика, и вчетверо меньше, чем у бражника в полете, но это впечатляет, если сравнить с такими первоклассными бегунами на длинные дистанции, как олимпиец Фрэнк Шортер: около 71 миллилитра на килограмм в минуту. Помимо забора проб воздуха из маски в течение трех-четырех минут бега на VO₂

max у антилоп брали кровь, чтобы исследовать содержание газов и молочной кислоты, и убеждались, что животные действительно бежали на уровне VO₂max, а не выше.

Сравнения относительного максимального потребления кислорода у животных должны проводиться с учетом массы тела. Маленькие животные, как правило, имеют гораздо более высокие показатели на единицу массы тела, чем мотыльки, птицы и человек. Но с учетом влияния массы тела максимальная аэробная способность антилоп была примерно в три раза больше, чем предполагается при их массе тела, составляющей примерно 32 кг. Это отклонение называется адаптивным отклонением, и его величина (300 %) по сравнению с прогнозируемой VO₂max антилопы указывает на то, что эти животные действительно обладают уникальным атлетическим мастерством, связанным с их специальным аэробным метаболизмом (атлетическое мастерство спринтера противоположно антилопьему: оно заключается в анаэробном беге, то есть способности бежать без поглощения кислорода и способности

накапливать огромный кислородный долг, а не избегать его).

Что антилопа получает от своего необычайно высокого VO₂max? То же самое, что и человеческие атлеты. Высокое максимальное потребление кислорода становится потенциалом для высокой устойчивой скорости бега. При заданной скорости, однако, потребление антилопами кислорода аналогично другим видам. Поэтому скорость передвижения антилоп не может быть объяснена более низкими энергозатратами при передвижении (то есть большей эффективностью), и, таким образом, их VO₂max напрямую соответствует аэробным беговым показателям.