Человек оказался одним из немногих видов зверей, чьи мышцы используют более слабую, но при том более выносливую модель сократительного белка.
Шимпанзе кажутся нам намного сильнее людей – еще бы, дикий зверь одних размеров с нами. Собственно, они не только кажутся: среднестатистическая обезьяна действительно сильнее среднестатистического человека. Но намного – это насколько?
Долгое время считалось, что сила шимпанзе в несколько раз превосходит человеческую – но тут, видимо, мы имеем дело с литературно-художественным преувеличением: когда Брайан Амбергер (Brian R. Umberger) из Массачусетского университета в Амхерсте и его коллеги из нескольких научных центров США проанализировали научные данные по этой теме, оказалось, что шимпанзе сильнее человека в лучшем случае всего в полтора раза.
Но за счет чего они сильнее? Чтобы разобраться в вопросе, исследователи решили напрямую сравнить, как работают мышечные волокна у шимпанзе и у человека. Образцы волокон взяли с помощью биопсии из икроножных и бедренных мышц у нескольких обезьян – и оказалось, что и у людей, и у шимпанзе отдельные мышечные волокна развивают примерно одинаковую силу. Стало ясно, что для того, чтобы понять, почему именно шимпанзе сильнее людей, нужно проанализировать строение мышечных волокон на уровне молекул и клеток.
Как известно, мышцы сокращаются благодаря специальному белку миозину, который образует длинные сократительные нити. Подробно описывать механизм мышечного сокращения мы не будем, скажем лишь, что среди миозиновых нитей, работающих в мышцах, есть нити быстрые и медленные. Чем они отличаются, понятно: быстрый миозин обеспечивает более быстрое и сильное мышечное сокращение, чем миозин медленный. Но быстрый миозин при том и быстрее устает – то есть за скорость и силу приходится платить выносливостью.
В статье в PNAS говорится, что мускулатура человека и шимпанзе отличаются как раз соотношением быстрых и медленных миозиновых волокон: если в мышцах человека в среднем 70% медленного миозина и 30% быстрого то у шимпанзе – 33% медленного и 67% быстрого миозина. Когда на основе полученных данных смоделировали виртуальные мышцы, то оказалось, что шимпанзе со своим быстрым миозином должны быть примерно в 1,35 раз сильнее человека, что в целом согласуется с более ранними работами.
Вообще среди зверей преобладание в мышцах медленного миозина, по-видимому, довольно редкая вещь: из тех животных, кого еще проверили на соотношение миозинов – а среди них были кошки, собаки, мыши, морские свинки, лошади, макаки и лемуры – похожие мышцы оказались только у медленных лори. (Кстати, медленные лори примечательны еще и тем, что умеют быстро перерабатывать алкоголь.)
По словам авторов работы, быстрый миозин более востребован просто потому, что для большинства животных важно, чтобы их мускулатура срабатывала быстро и с наибольшей силой. Если говорить о шимпанзе, то захоти он поднять камень и ударить им по ореху, или вздумай забраться на дерево, с быстрым миозином все это получиться проделать быстрее и эффективнее.
Для человека же по мере эволюции на первое место вышла выносливость: чтобы охотиться, или просто чтобы собрать какую-то еду, людям приходилось преодолевать огромные расстояния, и преимущество тут получали те, чьи мышцы долгое время не уставали. Кроме того, выносливый медленный миозин тратит меньше энергии, чем быстрый, так что сэкономленные ресурсы можно было бы направить на развитие и содержание мозга. (Кстати, о том, что мозг человека мог увеличиваться за счёт мышц, мы уже писали некоторое время назад.)
Впрочем, некоторые специалисты полагают, что для каких-то эволюционных умозаключений относительно быстрого и медленного миозина у нас пока что недостаточно данных. Во-первых, мы не знаем, что за миозин был в мышцах человеческих предков, во-вторых, сейчас в эксперименте использовали мышечные волокна только из задних конечностей шимпанзе, так что хорошо было также проанализировать еще и мышцы рук, причем не только у шимпанзе, но и у других человекообразных обезьян.
