При быстрой ходьбе и беге лучше размахивать руками взад-вперед. Это снижает потребление энергии примерно на десять процентов. Но почему большинство людей поворачивают руки во время ходьбы, оставляя их более или менее вытянутыми во время ходьбы? Американские биологи обнаружили, что ходьба с согнутыми руками более энергоэффективна, чем прямая. Во время бега положение рук не влияло на потребление энергии. Преимущество, которое могут иметь угловые руки при ходьбе, пока неясно.
Ходить с распростертыми объятиями было тяжелее всего для спортсменов. Такое положение рук могло бы показаться всем бегунам особенно странным. Во время бега вы автоматически поднимаете предплечья вперед так, чтобы они были примерно под прямым углом к плечам. Это освобождает мышцы плеча при маятниковом движении рук. Для этого увеличивается нагрузка на локтевой сустав. Исследователи подозревали, что различные положения рук адаптированы к типу передвижения, чтобы минимизировать общее потребление энергии.
В их исследовании приняли участие четыре мужчины и четыре женщины, в среднем 27 лет, которые регулярно бегали в различной степени. Испытуемые были снабжены отражателями на плечах, локтях и запястьях. Опустив или согнув руки, они должны были ходить по беговой дорожке со скоростью 1,4 метра в секунду или идти примерно вдвое быстрее. Фильмы зафиксировали движение рук. Во второй серии экспериментов шесть человек получили респираторные маски, которые использовались для измерения их потребления кислорода, и из этого можно было определить потребление энергии.
Анализ движений рук показал, что как при ходьбе, так и при ходьбе, наклон рук уменьшал усилие мышц плеча на треть, в то время как локтевые суставы были более напряженными. Потребление кислорода при ходьбе увеличилось на одиннадцать процентов, а при беге оно осталось неизменным. Это объясняет, почему лучше ходить с прямыми руками, а не почему ходить с согнутыми руками.
Возможно, для ответа на этот вопрос необходимы более масштабные исследования и более длительное время выполнения, предполагают авторы. Может быть, разница повлияет только на дальние пробеги. Ранние люди оптимизировали свою технику бега, чтобы можно было часами преследовать добычу до истощения животного во время охоты. Поза руки может сыграть свою роль и предотвратить быструю усталость мышц плеча. Также возможен стабилизирующий эффект для положения головы. Но исследователи также не хотят полностью исключать, что поворот рук не имеет смысла, тем более что точное положение предплечий имеет большие индивидуальные различия.
Как человек стал бегуном на длинные дистанции.
Предки человека разработали особый способ убивать животных. В так называемой охоте на выносливость, которая до сих пор практикуется традиционно живущими южноафриканскими группами населения, охотник бросается на свою жертву в жаркий день, пока животное не истощится. Эта способность требовала изменения телосложения, потери шерсти, большого количества потовых желез и оптимизации энергетического обмена. Потеря определенного гена способствовала развитию этой необычной выносливости. Генетически модифицированные мыши, у которых тот же ген был инактивирован показал повышенную выносливость во время бега и развил более сильные и более перфузированные мышцы ног. Дальнейшие исследования позволят выяснить, как устранение одного гена может привести к таким далеко идущим последствиям.
Генетические потери могли быть избирательной выгодой для ранних людей, когда они покидали лес, чтобы постоянно жить в открытой саванне в качестве охотника-собирателя. Начало нового образа жизни и связанных с ним физических изменений восходит около двух миллионов лет в родословной человека разумного. Примерно в то же время, по оценкам генетиков, в геноме наших предков произошла потеря гена CMAH. Таким образом, организму не хватало фермента, который обычно превращает сиаловую кислоту N-ацетилнейраминовой кислоты в N-гликолилнейраминовую кислоту. Сиаловые кислоты являются компонентами поверхностных структур практически всех клеток организма. Какие дальнейшие эффекты могла иметь мутация, исследователи исследовали, сравнивая мышей с геном CMAH и без него. После двух недель тренировок в колесе животные бегали на 12 процентов быстрее и на 20 процентов дольше, чем остальные без гена. Кроме того, масса ее мышц ног была больше, и мышцы лучше обеспечивались кислородом благодаря большему количеству кровеносных капилляров. В целом, мышцы ног мышей без гена CMAH использовали кислород более эффективно для производства энергии и не устали так быстро. Те же самые изменения могли позволить ранним людям увеличить содержание мяса в своей пище: они могли использовать более крупные места обитания в саванне, чтобы убивать дичь через настойчивость, даже не имея оружия большой дальности. Хотя потеря гена привела только к слегка химически модифицированной биомолекуле. Однако, так как это распространено по всему организму, это имело многочисленные последствия для метаболизма человека, которые еще предстоит изучить подробно.
