Парадокс упражнений. Научный взгляд на физическую активность, отдых и здоровье
Шрифт:
Здесь нам стоит обдумать такой вопрос: насколько целесообразен и оправдан был бы день отдыха вроде шаббата для наших ближайших родичей, высших человекообразных обезьян?
Большинство из нас видели горилл и шимпанзе разве что в зоопарке или в документальном кино. Но ведь можно и своими глазами наблюдать за жизнью этих находящихся на грани исчезновения животных в дикой природе, если вы готовы потратить уйму времени, усилий и денег, чтобы добраться в удаленные от цивилизации места их обитания – жаркие и влажные тропические леса Африки по обе стороны экватора. Наименее доступны для наблюдения горные гориллы, обитающие высоко на склонах потухших вулканов на нагорьях Руанды и Уганды. Чтобы добраться туда, извольте сначала карабкаться по склону через возделываемые вручную поля, продираться сквозь заросли окутанного дымной влагой дождевого леса, где преобладают гигантские вечнозеленые деревья с крупными мясистыми листьями и жгучие кустарники; на высоте их постепенно сменяют бамбуковые заросли, еще выше, в более прохладных густых лесах, преобладают разные виды африканского красного дерева и лианы. Дорога очень трудная: все время карабкаешься вверх, сквозь густые заросли кустарников, папоротников, колючек и свитых плотными клубками лиан. Из-за буйной растительности протоптанных троп здесь нет, а склон крутой и покрыт склизкой толщей палых листьев. Но стоит добраться до места, как забываешь обо всех страданиях трудного подъема
Место обитания горных горилл больше всего напоминает гигантскую чашу с травяным салатом, и дни они обычно проводят на своих мощных седалищах, поедая окружающую пищу. Детеныши иногда играют и залезают на деревья, а взрослые мирно и безмятежно посиживают среди зарослей, смачно почавкивают, почесываются, выискивают на себе паразитов или дремлют. По сути, в день стадо горилл перемещается не больше чем километра на полтора [46] . И только в редких случаях, когда крупные самцы дерутся или обуздывают кого-то из соплеменников, картина перестает быть томной и вам открываются их истинные сила и мощь. Я пережил один из самых страшных эпизодов, когда 180-килограммовый доминантный самец горной гориллы решил проучить двух вызвавших его гнев самок. Погнавшись за ними, он вихрем промчался в паре сантиметров от меня на задних лапах, оглушив яростным трубным ревом. Я и сейчас поражаюсь, каким чудом мне удалось даже не дернуться. Впрочем, к добру или к худу, такие вспышки бешеной активности крайне редки, большую часть времени взрослые гориллы флегматичны и бездейственны.
46
Harcourt A. H., Stewart K. J. Gorilla Society: Conflict, Compromise, and Cooperation Between the Sexes // Hawthorne, N.Y.: Aldine de Gruyter, 2007.
Мне также довелось несколько раз побывать в лесах на берегах озера Танганьика, где я наблюдал, как живут в природе шимпанзе. Откровенно говоря, они ненамного активнее горилл. Когда шимпанзе перемещаются по земле, угнаться за ними – то еще испытание, но большую часть жизни они либо питаются, либо переваривают съеденное. Как правило, половину времени бодрствования шимпанзе посвящают тому, чтобы насытить свои утробы богатой клетчаткой пищей, а в остальное время предаются отдыху, переваривают еду, выискивают друг у друга паразитов и устраивают себе долгие тихие часы [47] . За день в среднем они взбираются на деревья в общей сложности метров на сто и преодолевают расстояние всего в 3–5 км [48] . Конечно, шимпанзе – животные очень социальные, иногда они дерутся, спариваются и предаются прочим увлекательным занятиям, но большую часть времени наши ближайшие родичи по линии эволюции – бездельники и лентяи, вся их жизнь – вечный и беспрерывный шаббат.
47
Organ C. et al. Phylogenetic rate shifts in feeding time during the evolution of Homo // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2011. Vol. 108. Pp. 14555–14559.
48
Goodall J. The Chimpanzees of Gombe: Patterns of Behavior. Cambridge, Mass.: Harvard University Press, 1986; Pontzer H., Wrangham R. W. Climbing and the daily energy cost of locomotion in wild chimpanzees: Implications for hominoid locomotor evolution // Journal of Human Evolution. 2004. Vol. 46. Pp. 317–335.
Охотники-собиратели, например хадза, тоже не так уж жестоко изнуряют себя физическим трудом и многие дневные часы проводят в состоянии физической неактивности. Но в сравнении с человекообразными обезьянами они прямо трудоголики. А учитывая, что мы произошли от человекообразных приматов, во многом напоминающих горилл и шимпанзе, резонно предположить, что именно нормальные в эволюционном плане человеческие существа необычны в том, как у них распределяется время между трудом и отдыхом [49] . Это интересное открытие порождает множество вопросов о том, как и почему люди доиндустриальной эпохи (охотники-собиратели и земледельцы), как правило, более физически активны, чем человекообразные обезьяны в дикой природе. А чтобы ответить на этот вопрос, мы должны поспешить в лабораторию и оценить, что происходит в нашем организме и сколько энергии мы затрачиваем, когда находимся в физическом покое.
49
Pilbeam D. R., Lieberman D. E. Reconstructing the last common ancestor of chimpanzees and humans // Chimpanzees and Human Evolution / ed. M. N. Muller, R. W. Wrangham, D. R. Pilbeam. Cambridge, Mass.: Harvard University Press, 2017. Pp. 22–141.
Предположим, вы по легкомыслию согласились участвовать в эксперименте в моей лаборатории. Вы входите, и первое, что бросается в глаза, – установленный посреди помещения огромный беговой тренажер безо всяких признаков контрольной панели. Конечно, вы замечаете, что всюду понатыканы объективы разнообразных камер и разложены всевозможные измерительные инструменты. Но вам стоило бы присмотреться с мрачными опасениями к голубоватой силиконовой маске, присоединенной к свисающему с потолка длинному гибкому шлангу. Выходя из маски, шланг убегает в здоровенный металлический ящик, облепленный множеством круговых шкал, тумблеров и дисплеев. При проведении типичного эксперимента мы надеваем на вас маску так, чтобы она плотно прилегала к носу и рту, и собираем весь выдыхаемый вами воздух, который по шлангу поступает в металлический ящик, а тот уже измеряет, сколько кислорода и углекислого газа вы выдыхаете. Маска раздражает и создает неудобство, особенно когда вы переходите на бег, зато сделанные с ее помощью измерения – кладезь ценнейшей информации. Организм человека, подобно тому как кухонная плита сжигает в своем зеве газ или дрова, потребляет кислород, чтобы сжигать жиры и углеводы, выделяя в качестве продукта сгорания углекислый газ. Количественно определяя, сколько кислорода вы потребляете и сколько выделяете углекислоты, мы можем точно вычислить, сколько энергии расходует ваш организм в данный момент [50] .
50
На каждый литр потребляемого вами O2 ваш организм получает 5,1 ккал от сжигания углеводов и 4,7 ккал от расщепления жира. Соотношение O2 к CO2 в вашем выдохе указывает, в какой пропорции вы расходуете жиры и углеводы. Если организм
Хотя большинство экспериментов в нашей лаборатории направлены на измерение потребления энергии при ходьбе или беге, первое, что мы попросим вас сделать, когда вы наденете маску, – минимум десять минут спокойно постоять или посидеть, чтобы мы могли измерить, сколько кислорода вы потребляете и сколько углекислого газа выдыхаете в состоянии покоя. Это важнейший этап эксперимента, поскольку для замеров затрат энергии при ходьбе или беге сначала следует вычесть количество энергии, расходуемое вами в состоянии физического бездействия. Используемая нами единица измерения – килокалория, ккал.
Если вы – среднестатистический взрослый мужчина с массой тела 82 кг, ваша норма расхода энергии, когда вы спокойно сидите на стуле, составляет примерно 70 ккал в час. Это ваш RMR (resting metabolic rate) – уровень метаболизма в покое. Такое название он получил, поскольку ваш метаболизм в состоянии покоя охватывает все химические реакции, протекающие в организме, когда вы находитесь в физическом покое. На основе вашего уровня метаболизма в покое можно высчитать, что, если вы просидите на стуле следующие сутки, не делая вообще ничего, ваш организм израсходует примерно 1700 ккал.
Это много. Даже в положении сидя вы не в состоянии полного покоя. Часть энергии расходуется на переваривание пищи, которую вы потребили накануне, регуляцию температуры тела, а также мышечные усилия, не позволяющие вашему телу сползти со стула на пол. Для вычисления поправки на вышеназванные энергозатраты мы могли бы измерить ваш расход энергии, когда вы в постели сразу после пробуждения от восьмичасового сна в темноте при температуре 21,1°C и после двенадцатичасового воздержания от пищи. Этот показатель, называемый основным (или базальным) обменом и обозначаемый как BMR (basal metabolic rate), будет приблизительно на 10 % ниже, чем метаболизм в состоянии покоя (в нашем примере – 1530 ккал). Ваш основной обмен представляет собой количество энергии, необходимой для поддержания жизни в вашем организме, когда вы в близком к коме состоянии.
А что, если сопоставить количество энергии, расходуемой вами в состоянии покоя, с вашим общим энергетическим бюджетом? Для расчета их соотношения нужно измерить ваши суточные затраты энергии, DEE (daily energy expenditure), – общее количество калорий, расходуемых вами на протяжении суток, пока вы делаете все, что делаете, в том числе двигаетесь, читаете, чихаете, разговариваете и перевариваете пищу. До недавнего времени мы бы рассчитывали ваш DEE, замеряя, сколько кислорода вы потребляете в процессе выполнения таких действий, как сидение, прием пищи, ходьба и бег. Зная, сколько времени и сколько энергии вы расходуете, мы могли бы суммировать все это и выйти на приблизительную величину вашего DEE. Думаю, вас не удивит, что движимые любознательностью специалисты по биоэнергетике человека упорно следовали со своими кислородными масками за кем только можно, чтобы оценить, сколько энергии тратится на разнообразные действия: когда человек копает, шьет, разбирает постель, работает на автосборочном конвейере [51] . А некоторые исследователи даже пытались измерить, сколько энергии расходуется на мыслительный процесс [52] . Но такие методы чрезвычайно трудоемки, обременительны, неточны и трудновыполнимы, особенно в отдаленных уголках мира.
51
Jones W. P. T., Schofield E. C. Human Energy Requirements: A Manual for Planners and Nutritionists. Oxford: Oxford University Press, 1990.
52
Стесняюсь говорить, но за день интенсивного шевеления мозгами расходуется от 20 до 50 дополнительных килокалорий – примерно столько же, сколько вы получите, съев полдюжины орехов. См.: Messier C. Glucose improvement of memory: A review // European Journal of Pharmacology. 2004. Vol. 490. Pp. 33–57.
Выдохните: для измерения вашего DEE мы не станем день-деньской таскаться за вами с нашей маской. Возьмем для замеров вашу мочу. Точнее, сначала мы попросим вас выпить некоторое количество воды, но не простой, а очень дорогостоящей и безвредной, в которой содержится известное количество редких (тяжелых) атомов водорода и кислорода, а в следующие несколько дней будем собирать ваши образцы мочи. Пусть подобный фокус вызывает гадливость, но он практичен: измеряя, какими темпами снижается количество тяжелых атомов в вашей моче, мы можем рассчитать, какими темпами атомы водорода и кислорода выводятся из организма за счет потения, мочеиспускания и дыхания. Водород выводится из организма только в составе воды, а кислород – как в составе воды, так и в составе диоксида углерода (CO2), так что разница в концентрациях этих двух атомов в моче позволит точно рассчитать, сколько углекислоты производит организм при дыхании, а следовательно, сколько энергии расходует [53] . Данным методом уже измерен обмен веществ у тысяч людей, что позволило составить замечательно ценную базу данных по энергозатратам человека. Если масса вашего тела 82 кг, ваш DEE, вероятно, составляет порядка 2700 ккал в сутки. Это, в свою очередь, означает, что примерно две трети (63 %, если точнее) расходуемой вами за сутки энергии тратится на обмен веществ в состоянии покоя. Кто бы мог подумать, что покой настолько энергетически затратен?
53
Подробнее опишу метод двойной меченой воды, или изотопный. Почти вся вода в природе имеет молекулу H2O, образована водородом, молекулярная масса 1 (1H, легкий изотоп водорода с одним протоном), и кислородом, молекулярная масса 16 (16O, содержит 8 протонов и 8 нейтронов). А можно изготовить безвредную разновидность воды на основе тяжелого водорода (2H, тяжелый изотоп, с дополнительным нейтроном) и тяжелого кислорода (18О, тяжелый изотоп с двумя дополнительными нейтронами). Независимо от того, какими изотопами H и O образована вода, водород и кислород выводятся из организма по-разному: в виде воды, при выделении пота, дыхании и мочеиспускании. А кислород выводится и тогда, когда мы выдыхаем диоксид углерода (CO2). Поскольку мы можем точно измерить концентрации в моче тяжелых изотопов водорода, 2H, и кислорода, 18O, разница в темпах (скоростях), с которыми 2H в сравнении с 18O сохраняется в моче на протяжении нескольких дней, позволяет рассчитать, сколько CO2 вы выдыхаете, и более-менее точно вычислить, сколько энергии вы тратите. Изотопный метод позволяет рассчитать безжировую (тощую) массу тела (БМТ), а также сколько воды поступает в ваш организм и сколько выводится.