Биологи из Медицинского колледжа университета Аризоны (США), под руководством Мэттью О`Нила (Matthew O’Neill) разобрались, почему шимпанзе при одинаковом объеме мышечной ткани несколько сильнее людей. Они выяснили, что пусть в среднем люди неспособны на сопоставимый выброс энергии, это компенсируется повышенной выносливостью. А дело в «составе» мышц — у шимпанзе преобладают быстро сокращающиеся тонкие миозиновые нити, которым требуется много энергии и они быстрее устают. Статья об этом, опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
На первом этапе исследования, О`Нил с коллегами провели биопсию мышц бедра и голени троих шимпанзе, живущих в Государственном университете Нью-Йорка в Стоуни-Брук. Разделив мышцы на отдельные волокна, они затем измерили, какую силу может развить каждое из этих волокон, и сравнили эти данные с таковыми по людям. Оказалось, что на уровне отдельных мышечных волокон никакой разницы нет.
Однако мышечные волокна бывают двух типов. Первые состоят из толстых нитей белка миозина и сокращаются медленно, вторые — соответственно, из тонких, и сокращаются быстро. Вторые развивают большую силу, но при этом потребляют больше энергии и быстрее устают. Возможно ли, задались вопросом исследователи, что дело в том, сколько мышечных волокон каждого типа в мускулах шимпанзе и людей?
Чтобы проверить это предположение, ученые взяли образцы мышц таза и задних конечностей у трех трупов шимпанзе из разных зоопарков и институтов США. (Ранее было показано, что состав мышц из разных частей тела приматов принципиально не отличается, так что эта выборка была совместима с первой.) Полученные образцы авторы статьи разделили на отдельные мышечные волокна методом гелевого электрофореза и изучили затем молекулярный состав этих волокон.
Оказалось, что человеческие мышцы в среднем состоят на 70% из медленно сокращающихся волокон, и на 30% — из быстро сокращающихся. Зато у шимпанзе соотношение обратное: 33% и 66% соответственно. В результате мышца шимпанзе при том же объеме сильнее человеческой в 1,3 раза.
Ученые из Аризоны затем проанализировали состав мышечной ткани разных млекопитающих: грызунов, кошек и собак, лошадей, лемуров и макак. Из всех изученных видов, только у двух медленно сокращающиеся мышечные волокна заметно преобладали: помимо людей, это же наблюдается у толстых лори (род Nycticebus).
Толстые лори живут на деревьях и отличаются крайней медлительностью (по-английски они так и называются: slow loris, или «медленные лори»). В случае с ними такое строение мышц понятно, но почему оно развилось у человека? Ученые полагают, что гоминиды, начиная с самых ранних этапов своей эволюции, были вынуждены постоянно проходить большие расстояния в поисках пищи и укрытий. При таком образе жизни выносливость важнее силы, что и обеспечивает преобладание медленно сокращающихся мышечных волокон.
Кроме того, таким образом наши предки еще и экономили энергию, которую можно было направить на другие цели — например, на то, чтобы «отрастить» большой мозг.
Впрочем, по мнению Энн Барроуз (Anne Burrows), антрополога из университета Дюкейна (США), все может быть еще сложнее: «Вместо того, чтобы думать о результатах [исследования] как о доказывающих большую силу шимпанзе, нам, возможно, стоит лучше задуматься о том, что преобладание медленно сокращающихся мышечных волокон означает для развития нашего уникального способа передвижения, а именно, бипедализма (двуногости)».
