Здоровье по Дарвину. Почему мы болеем и как это связано с эволюцией - Джереми Тейлор

Майк Адамс согласен с тем, что интенсивный рост девочек-подростков играет важную роль в развитии сколиоза. Мы знаем, говорит он, что деминерализованные кости – которые мы видим у страдающих остеопорозом пожилых женщин – деформируются под воздействием нагрузок. Такие же недостаточно минерализованные кости мы видим и у девочек-подростков. Бурный рост в этом возрасте опережает способность их организма снабжать кости достаточным количеством минералов. В таком состоянии позвонки могут деформироваться со скоростью в долю градуса каждые несколько часов.

Хотя для дальнейшего прояснения этого вопроса требуется больше исследований, очевидно, что в основе сколиоза лежат гены и асимметрия. Местные факторы, такие как неравномерные центры роста в позвонках, нарушения нервной системы вдоль позвоночного столба, слабые мышцы, неэластичные связки, – по отдельности или в любой комбинации могут усиливать эти фундаментальные асимметрии, приводя к развитию полномасштабного сколиоза.

Почему у животных не бывает сколиоза? Возможно, здесь замешана сила тяжести. При вертикальном положении позвоночника сила тяжести усиливает любую асимметричность в структуре позвонков, дисков и мускулатуры. Или причина может быть в том, замечает Голдберг, что естественный отбор гораздо менее снисходителен к сколиозу у четвероногих. «Только представьте себе гепарда со сколиозом сорок градусов, который пытается преследовать газель!» – шутит она. У человека даже при искривлении тридцать градусов спина остается такой же сильной, как нормальная прямая спина, и у женщин совершенно не препятствует родам. Такая спина не мешает даже устанавливать мировые рекорды в спорте – Усэйн Болт имеет врожденный сильный сколиоз. Ричард III, несмотря на свой искривленный на семьдесят градусов позвоночник, славился воинской доблестью и мастерством, пока в сражении на Босвортском поле ему не раскололи мечом череп. Был ли его разум столь же искорежен, как и его спина, остается предметом жарких академических споров. Как поэтически выразилась Розалинда Джана, которая в буквальном смысле перенесла на своей спине все трудности подросткового возраста: «Главное, что у меня есть хребет. Пусть он неровный, но он очень сильный».

Внимательный взгляд на эволюцию нашего скелета позволяет нам увидеть различие между реальными издержками эволюции прямохождения и гениальными компромиссами, найденными эволюцией в попытке совместить несовместимые требования. Но есть одна область, где эволюционная биология стала мощным инструментом для исследования проблемы, с которой сталкиваются все больше людей в современном мире, – это беговые травмы.

Дэн Либерман, профессор в области эволюционной биологии человека в Гарвардском университете, очень любит бегать. Он никогда не был выдающимся бегуном, но начиная со студенческих лет регулярно, три раза в неделю, пробегает по несколько миль вдоль берега реки Чарльз и по окраине городка Кембридж, штат Массачусетс, находящегося рядом с кампусом Гарвардского университета. Дэн бегает босиком, будучи апологетом моды на «естественный бег», возникшей под непосредственным воздействием эволюционных представлений. В какой-то момент Либерман заинтересовался вопросом, когда именно наши предки превратились в умелых бегунов и какие особенности скелета и мускулатуры позволили им развить эту способность. Вместе с коллегами Дэннисом Брамблом, Дэвидом Рейчленом и др. он установил, что человек прямоходящий (Homo erectus), который первым переселился в африканские саванны около 2 миллионов лет назад, был первым гоминином, овладевшим навыком эффективного бега.

Биомеханика говорит, что способность тела сохранять устойчивое положение – равновесие – имеет при беге первостепенное значение. Вот почему у нас такие массивные ягодицы – стабилизация туловища обеспечивается за счет сокращения больших ягодичных мышц, которые впервые значительно увеличились в размере у человека прямоходящего. Есть свидетельства того, что полукружные каналы внутреннего уха, играющие важнейшую роль для поддержания равновесия и определения ускорения и угла наклона вперед, также появились в развитой форме у человека прямоходящего. Однако, говорит Либерман, во время бега пятка сообщает голове такой быстрый и сильный импульс наклона вперед, что это могло бы легко перегрузить вестибулярный аппарат, если бы не еще одно гениальное решение – уникальная система демпфирования, которую эволюция создала путем разделения нашей головы и плеч таким образом, чтобы они могли действовать как связанные массы. У шимпанзе голова и плечи жестко соединены друг с другом мощными трапециевидными мышцами, приспособленными для лазания по деревьям, но у человека прямоходящего и у современных людей трапециевидные мышцы существенно уменьшились в объеме и стали присоединяться к выйной связке – идущей от затылочной кости к шейным позвонкам, – которая также впервые появилась у человека прямоходящего. Либерман объясняет: «Когда вы бежите, вы машете руками в направлении, противоположном ногам; при этом масса вашей руки сопоставима с массой головы. Та же инерциальная сила, которая заставляет вашу голову наклоняться вперед, одновременно заставляет вашу руку, которая в этот момент находится сзади, падать вниз. Наши эластичные трапециевидные мышцы вместе с выйной связкой создают механическую тягу между падающей вниз рукой и головой, которая стремится упасть вперед, благодаря чему рука тянет голову назад, не давая ей падать вперед. Это гениально!»

Либерман утверждает, что существует более десятка других адаптационных модификаций опорно-двигательного аппарата, которые могли улучшить способность к ходьбе и бегу у человека прямоходящего. Однако установление того факта, что человек прямоходящий был первым эффективным бегуном, поднимает еще один важный вопрос: какой экологический контекст сделал бег важным для выживания? Мы, люди, считаем себя превосходными бегунами, но даже великие Усэйн Болт и Мохаммед Фарах не смогли бы обогнать крошечного кролика и даже неуклюжую шимпанзе! Разъяренная шимпанзе способна преодолеть дистанцию сто метров с замечательной спринтерской скоростью. Что уж говорить о гепарде… Проблема в том, что шимпанзе очень быстро выдыхаются, да и гепарды вырабатывают столько тепла, что могут пробежать на максимальной скорости не больше километра. Значит, при определенных условиях черепаха может обогнать зайца? Проанализировав все обстоятельства, Либерман пришел к выводу, что человеческий организм сконструирован не для скорости, а для выносливости.

В то время как человек прямоходящий и его потомки не могли обогнать хищников, они были способны в буквальном смысле слова загнать добычу до смерти. Любой здоровый человек, находящийся в нормальной физической форме, может пробежать много миль со скоростью 5 метров в секунду, говорит Либерман. Эта скорость намного выше той, при которой собака вынуждена переходить с рыси на галоп, иными словами, на расстоянии более одного километра человек способен обогнать собаку. И хотя лошадь может развивать максимальную скорость около 9 метров в секунду, на больших расстояниях она в состоянии поддерживать скорость всего 5,8 метра в секунду. Теоретически это значит, что на марафонских дистанциях люди могут опережать даже лошадей. Причем эта теория подтверждается практикой! Каждый год в июне, начиная с 1980 года, в горной местности рядом с живописным валлийским городком Лланвртид-Уэллс проводится кросс по пересеченной местности для мужчин и лошадей на дистанции двадцать две мили. Несмотря на то, что обычно побеждает лошадь, мужчины отстают совсем ненамного, и первый из них пересекает финишную черту всего на несколько секунд позже. В 2005 году Хью Лобб одержал долгожданную победу – пробежав дистанцию со временем два часа пять минут, он опередил самую быструю лошадь на две минуты. Два года спустя двое бегунов обогнали лошадей на целых одиннадцать минут!