Шимпанзе оказались сильнее людей за счет быстрых мышечных волокон

Коллектив ученых из нескольких американских университетов выяснил, почему шимпанзе такие сильные. Оказалось, что мышцы шимпанзе содержат большое количество «быстрых» волокон, что позволяет им развивать бóльшую, по сравнению с человеком, динамическую силу в некоторых видах деятельности. По-видимому, после расхождения предков людей и человекообразных обезьян наши предки заметно ослабели. Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Ученые любят сравнивать человека с человекообразными обезьянами по разным параметрам в попытке понять, что же делает нас людьми. Если в вопросах интеллекта превосходство все же отдается человеку, с точки зрения физической силы человек заметно уступает своим дальним родственникам. Существует множество бытовых свидетельств того, что обезьяны — к примеру, шимпанзе и орангутаны — обладают большой силой. Однако поставить аккуратные эксперименты по сравнению физических качеств человека и шимпанзе оказалось не так-то просто — обезьянам ведь нужно сначала объяснить, чего от них хотят. Исследования зафиксировали, что шимпанзе (Pan troglodytes) превосходит человека в поднятии тяжестей примерно в полтора раза. Однако причину, почему шимпанзе сильнее, ученые до сих пор не установили. По объему мускулатуры обезьяны не превосходят тренированных людей, поэтому предполагалось, что разница обусловлена физиологией мышечных волокон.

Мышечное волокно является основной сократительной единицей в составе мышцы. Сокращение волокна обусловлено скольжением нитей, состоящих из белка миозина, вдоль нитей, состоящих из белка актина. Скольжение происходит благодаря тому, что молекулы миозина последовательно цепляются за актин своими головками с расходованием энергии АТФ (как показано на приведенном видео). Существует несколько разновидностей миозина, задействованного в скелетной мускулатуре, которые различаются по скорости расходования энергии, поэтому волокна бывают «быстрые» и «медленные». Условно «медленные» волокна более выносливые, а «быстрые» способны развивать большее усилие, однако быстрее устают.

Сначала ученые предполагали, что мышечные волокна шимпанзе отличаются от человеческих — по скорости сокращения либо по способности выдерживать статическую нагрузку. Для того чтобы проверить эту гипотезу, авторы работы взяли изолированные мышечные волокна и измерили указанные параметры. Волокна были взяты из мышц нижних конечностей — четырехглавой мышцы бедра и икроножной мышцы. Оказалось, что в прямом эксперименте мышечные волокна человека и обезьян проявляют сходные свойства. Это означало, что сила мышц шимпанзе обусловлена чем-то другим. Тогда ученые взяли разные мышцы нижних конечностей и проанализировали состав мышечных волокон. Оказалось, что мышцы шимпанзе на две трети состоят из «быстрых» волокон, в то время как у человека аналогичные мышцы преимущественно являются «медленными». Таким образом, именно преобладание быстрых волокон позволяет обезьянам хорошо прыгать и выполнять различные действия, требующие приложения взрывной силы, лучше, чем человек. При этом по статической силе, позволяющей, к примеру, долго удерживать предметы, люди почти не уступают шимпанзе.

Авторы предполагают, что «плохие» физические данные людей отражают эволюционный процесс, который происходил последние семь-восемь миллионов лет с момента расхождения наших общих с шимпанзе предков. Фактически, за это время наши предки обменяли большую взрывную силу (которая может быть полезна при обитании на деревьях), на выносливость (позволяющую долго ходить по равнине в поисках пищи). При этом физическая сила — не единственное приобретение, позволяющее шимпанзе процветать в своей экологической нише. Ранее мы писали, что шимпанзе обладают более «продвинутым», по сравнению с человеком, строением кисти.