Дослідження марафонців виявляє "жорстку межу" витривалості людини

Майкл Прайс, 5 червня 2019 р., 14:00

Спортсмени, які можуть пробігти еквівалент 117 марафонів лише за кілька місяців, можуть здатися нестримними. Найбільшою перешкодою, виявляється, є їх власні тіла. Нове дослідження вперше кількісно визначає неперевершену "стелю" для витривалості, таких як біг на довгі дистанції та їзда на велосипеді, - і воно також виявляє, що метаболічні показники вагітності нагадують дані про ультрамарафон.

"Це дуже круті дані", - говорить біолог-еволюціоніст Гарвардського університету Даніель Ліберман, який не брав участі в роботі. "Це робить дуже переконливий випадок, що в крайніх випадках людської витривалості існує жорстка межа".

Фізіологів і спортсменів давно цікавить, наскільки далеко може проштовхнутися людський організм. Під час фізичних вправ протягом кількох годин безліч доказів свідчить про те, що більшість людей - і ссавців - принаймні в п’ять разів перевищують їх основний рівень метаболізму (BMR) або кількість енергії, яку вони витрачають, коли вони перебувають у стані спокою. Інше питання, як люди використовують енергію під час більш тривалої витривалості, - це Герман Понцер, еволюційний антрополог з Університету Дьюка в Даремі, штат Північна Кароліна.

Понцер побачив можливість відповісти на це запитання, коли Брайс Карлсон, спортсмен на витривалість і колишній антрополог з Університету Пердью в Західній Лафайєтті, штат Індіана, організував Гонку по США в 2015 році. Бігуни подолали 4957 кілометрів за 20 тижнів у серії марафони, що тягнуться від Лос-Анджелеса, Каліфорнія, до Вашингтона, округ Колумбія.

Щоб з’ясувати, скільки калорій спалили спортсмени у дослідженні, Понцер, Карлсон та його колеги замінили нормальний водень та кисень у своїй питній воді на нешкідливі, незвичні ізотопи цих елементів - дейтерій та кисень-18. Шляхом хімічного відстеження того, як ці ізотопи вимиваються із сечею, потом та видихом, що видихається, вчені можуть підрахувати, скільки вуглекислого газу виробляє спортсмен - міра, яка безпосередньо пов’язана із тим, скільки калорій вони спалюють.

Команда Понцера виміряла початкові BMR у шести бігунів, п'яти чоловіків та однієї жінки. Потім вони збирали дані про витрати енергії протягом перегонів, щоб побачити, скільки калорій вони спалювали на день. Дослідники склали ці дані з часом і проаналізували їх разом із раніше зібраними даними метаболізму від інших подій на витривалість, включаючи триатлони, 160-кілометрові ультрамарафони, велопробіги на довгі дистанції, такі як Тур де Франс, та арктичні експедиції.

Вони виявили, що незалежно від події витрати енергії різко зменшились приблизно через 20 днів, зрештою платоспроможні приблизно в 2,5 рази більше BMR спортсмена. На той момент організм спалює калорії швидше, ніж може поглинати їжу та перетворювати її в енергію, що представляє собою біологічно обумовлену стелю продуктивності людини, повідомляють сьогодні дослідники в Science Advances. Після того, як спортсмен потрапляє на цю стелю, їх організм повинен зануритися у запаси жиру для отримання енергії. "Це був лише один із тих прекрасних моментів відкриття, для якого як науковець ти просто живеш", - говорить Понцер. "Ми закінчили розробкою самих меж людської витривалості, оболонки того, що можуть зробити люди".

Брент Рубі, фізіолог з фізичних вправ з Університету Монтани в Міссулі, який не брав участі у дослідженні, каже, що нові результати демонструють, як ультравитривалі спортсмени можуть витрачати енергію протягом тривалих періодів, не втрачаючи ваги тіла.

У другій знахідці автори повідомляють, що вагітність людини - енергетичні витрати якої були виміряні в попередніх дослідженнях - вимагає приблизно такого ж рівня енергії, як і тривалі спортивні змагання на витривалість. Це також регулюється тими ж метаболічними обмеженнями. "Думати про вагітність так само, як ми думаємо про велосипедистів і триатлетів Тур де Франс, змушує вас усвідомити, наскільки неймовірно вимогливою є вагітність для тіла", - говорить Понцер.

Деякі дослідники, в тому числі Ліберман, висували гіпотезу про те, що люди еволюціонували з тілами, які можуть бігати на великі відстані, щоб полювати на великих, багатих калоріями тварин, і що ті самі метаболічні пристосування могли б дозволити людським матерям народжувати більших дітей з більшим мозком. Враховуючи, що діяльність з вагітності та витривалості діє за одними і тими ж метаболічними правилами, могло бути і навпаки, Понтцер стверджує: Можливо, люди еволюціонували, щоб мати дітей з більшим мозком, що надало нашим видам більшої витривалості.

З цього приводу Ліберман не переконаний. "Це досить великий стрибок, і для цього потрібно буде набагато більше доказів", - говорить він. "Давайте зробимо крок за кроком - як марафон".