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

Мы лучше поймем, в чем секрет, если рассмотрим мышечную ткань под микроскопом, как показано на рис. 13. Как видите, мышцы представляют собой пучки длинных тонких цилиндрических клеток, называемых волокнами. Каждое составлено из тысяч волоконцев, или миофибрилл, а те, в свою очередь, содержат тысячи связанных структурных элементов, называемых саркомерами (от греч. «часть мяса»). Саркомеры способны создавать тяговое усилие, поскольку образованы двумя главными белками — один из них тонкий, другой толстый, — которые стремятся проскользнуть один вдоль другого, как проскальзывают навстречу друг другу ваши пальцы, когда вы складываете их в замок. Это сократительное действие происходит всякий раз, когда нервная клетка посылает мышце электрический сигнал, заставляющий крохотные бугорки (головки белка миозина, образующего толстые филаменты), выступающие на поверхности толстых филаментов, зацепляться за тонкие филаменты и тянуть их на себя, как делают команды, состязающиеся в перетягивании каната. Действуя наподобие храпового механизма, каждая головка производит крохотное усилие за счет энергии одного АТФ. А поскольку в каждой мышце насчитываются миллиарды таких головок и каждая многократно осуществляет такое тяговое усилие, все это множество малюсеньких рывков мгновенно складывается воедино[254].

Рис. 13. Структура мышечной ткани на нескольких уровнях. Когда толстые и тонкие филаменты зацепляются друг за друга, саркомеры сокращаются (укорачиваются), тем самым укорачивая фибриллы, мышечные волокна и всю мышцу в целом

Все мышечные клетки работают по одному принципу, но волокна скелетных мышц, которые приводят в движение кости, имеют несколько разновидностей. На одном полюсе — медленно сокращающиеся волокна, которые не могут сокращаться быстро или мощно, но используют аэробную энергию и отличаются малой утомляемостью. Это волокна типа I; в разговорной речи их называют красными мышечными волокнами из-за более темного оттенка[255]. На другом полюсе — быстро сокращающиеся волокна (тип II), которые подразделяются на два подтипа: белые и розовые. Белые (тип IIX) создают мощную взрывную силу за счет сжигания глюкозы, но имеют свойство быстро уставать. Розовые (тип IIA) аэробно производят умеренно мощную силу и обладают средней утомляемостью, то есть устают не так быстро, как белые, но быстрее красных. Вместе мышечные волокна обеспечивают все виды усилий: красные идеально приспособлены для низкоинтенсивной физической активности, например ходьбы или марафона в неспешном темпе; розовые идеальны для физических нагрузок умеренной интенсивности, скажем пробежки на полтора километра; белые берут на себя ключевую роль, когда нужно создать краткосрочное, но мощное взрывное усилие, как при беге на стометровку.

Как у любого животного, в наших мышцах сочетаются красные, розовые и белые мышечные волокна, а их процентное содержание в разных мышечных тканях разное. Это хорошо видно, когда варишь курицу. Если в бедрах и голенях больше медленно сокращающихся красных волокон, благодаря которым курица весь день расхаживает по двору, то в грудке преобладают белые, предназначенные для быстрых резких движений, скажем хлопанья крыльями. Если мы хотим изучить разнообразие мышечных волокон в теле человека и определить их соотношение, то, спасибо судьбе, никого резать на кусочки и варить не придется. Достаточно, чтобы человек на время дал превратить себя в подобие булавочницы, чтобы взять образцы всех мышечных тканей для биопсии. Это как укол, разве что полая игла толще и, вместо того чтобы впрыснуть лекарство, она забирает крошечный фрагмент мышцы. Да, это немного больно. И все же биопсия раскрывает, как необычайно разнообразны мышечные ткани в вашем теле. Многие мышцы примерно пополам состоят из медленно и быстро сокращающихся волокон, однако приблизительно 70% тех, которые мы главным образом используем для производства мощных усилий, например трицепсы, — это быстро сокращающиеся волокна. Те же, что мы задействуем при ходьбе или других действиях, не требующих больших усилий, например глубоко залегающая мышца задней поверхности голени (камбаловидная), примерно на 85% состоят из медленно сокращающихся волокон[256].

Процентное содержание различных мышечных волокон варьируется также на индивидуальном уровне, что снова возвращает нас к вопросу, почему Усэйн Болт может бегать гораздо быстрее, чем я. В 1976 г. в ходе новаторского, но достаточно болезненного исследования методом биопсии икроножных мышц (расположены над камбаловидной) у сорока человек было обнаружено, что у рядового неспортивного индивида эти мышцы, как правило, содержат одинаковый процент быстро и медленно сокращающихся волокон, у спринтеров высшего класса быстро сокращающиеся составляют 73%, а у профессиональных бегунов на длинные дистанции, наоборот, икроножные мышцы на 70% состоят из медленно сокращающихся волокон[257]. Позже результаты подтвердились при проведении еще тысяч биопсий самых разных мышц: у большинства из нас в них чуть больше медленно сокращающихся волокон, чем быстро сокращающихся, зато у спортсменов, достигших высот в скоростных или силовых видах, например у Болта, преобладают быстро сокращающиеся волокна, а у атлетов в тех видах спорта, где главную роль играет выносливость, например у выдающегося марафонца Фрэнка Шортера, однозначно преобладают медленно сокращающиеся[258]. У спринтеров, помимо этого, сами мышцы большего поперечного сечения, чем у бегунов на длинные дистанции[259].

Аналогичные вариации в составе мышц ног установлены также у видов, приспособленных к быстроте передвижения, в сравнении с видами, приспособленными к выносливости. Если у скоростных видов, например гончей или гепарда, ноги очень мускулисты и в них преобладают быстро сокращающиеся волокна, то у видов, которые эволюционировали в сторону выносливости, например фокстерьера или скунса, конечности не такие мощные и в мышцах выше доля медленно сокращающихся волокон[260]. Таким образом, если у вас, как у Усэйна Болта, в мышцах преобладают быстро сокращающиеся волокна, у вас хорошие задатки для того, чтобы быстро бегать, а выносливостью вы не отличаетесь. Если же вы как Фрэнк Шортер и в ваших мышцах преобладают медленно сокращающиеся волокна, из вас мог бы получиться великий марафонец, но победа на стометровке вам не светит. А если вы из большинства, у вас так себе дела и с быстротой, и с выносливостью. Возможно, я мог бы винить в своих посредственных спринтерских способностях унаследованные от родителей гены, которые сделали меня медлительной черепахой, а не быстроногим зайцем.

Или нет? Практика показывает, что вопрос