Человек оказался одним из немногих видов зверей, чьи мышцы используют более слабую, но при том более выносливую модель сократительного белка.

Шимпанзе сильнее людей, но не намного. (Фото: mrahmo / .) Медленные лори – один из очень немногих зверей, чьи мышцы похожи на человеческие. (Фото: encik galah / Flickr.com.) ‹

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.

Кирилл Стасевич

Источник: Наука и жизнь (nkj.ru)

Сила шимпанзе и человека

Чтобы смочь вдевать нитку в иголку, человеку в процессе эволюции пришлось потерять часть силы. К такому выводу пришел профессор Пенсильванского университета и специалист по теории эволюции Алан Уокер, изучив физическую силу человека и шимпанзе.
По сравнению с человеком, шимпанзе обладает необыкновенной силой. Максимальный вес, поднятый самкой шимпанзе двумя руками, — чуть больше 570 кг, а самец шимпанзе может поднять одной рукой больше 380 кг. Если учесть, что шимпанзе весит около 30-50 кг, то получается, что этот примат сильнее человека в четыре-пять раз.
Ученые уже выяснили, что причина этого — в разном устройстве мышечных систем человека и шимпанзе. Но Алан Уокер предположил, что «слабость» человека объясняется еще и разным устройством нервных систем. Он считает, что нервная система человека просто больше контролирует работу мышц, чем это происходит у шимпанзе. Основой для его гипотезы стали результаты исследований ученого Анн МакЛарнон, которая обнаружила, что относительно массы тела серого вещества в спинном мозге у шимпанзе намного меньше, чем у человека.
Серое вещество спинного мозга состоит из множества двигательных нейронов — нервных клеток, которые идут к мышечным волокнам и регулируют движение мышц.
Алан Уокер предположил, что большее количество серого вещества у человека объясняется большим количеством таких нейронов, что дает больший контроль над мышцами и позволяет приводить в действие очень маленькие группы мышц. Это требуется для мелкой моторики — например, чтобы вдеть нитку в иголку. Кроме того, тонко настроенная двигательная система человека помогает экономить энергию, потому человек более вынослив.
У шимпанзе двигательных нейронов меньше, поэтому, считает Уокер, каждый нейрон приводит в действие больше мышечных волокон. Поэтому шимпанзе часто прикладывает больше мышечной силы, чем требуется, а задания, требующие использования мелкой моторики или выносливости, им недоступны.
Ученый отмечает, что проверить, действительно ли у человека больше двигательных нейронов, нетрудно. Гораздо сложнее доказать существование повышенного по сравнению с обезьянами мышечного ингибирования.