Алекс Хатчинсон - Выносливость. Разум, тело и удивительно гибкие пределы человеческих возможностей

Столетие спустя Уорсли считал этот момент очень показательным и многое говорящим о Шеклтоне как о руководителе: «Решение повернуть назад [27] Из архива интервью BBC Newsnight от 26 января 2016 года: http://youtube.com/watch?v=O3SMkxA08T8 . , – утверждал он, – вероятно, одно из величайших решений, принятых за всю историю исследований». Уорсли был потомком шкипера корабля Шеклтона «Эндьюранс», Адамс – правнуком помощника Шеклтона в экспедиции 1909 года, а Гоу был женат на внучатой племяннице Шеклтона. Все трое решили почтить память предков и пройти маршрут длиной 1320 км без посторонней помощи. Затем они хотели сделать то, что их предкам не удалось: дойти последние 180 км до Южного полюса, откуда их должен был забрать и доставить на базу небольшой самолет Twin Otter. Шеклтону же пришлось развернуться и пройти все 1320 км до базового лагеря. Обратный путь, как и большинство маршрутов в великую эпоху исследований, превратился в отчаянную борьбу со смертью.

Каковы были пределы, с которыми столкнулся Шеклтон? Не только собачий холод. Участники экспедиции поднялись более чем на 3000 м над уровнем моря, и каждый ледяной вдох давал только две трети необходимого организму кислорода. Пони выбыли на раннем этапе пути, и участникам пришлось самим тащить сани, которые в начале пути весили около 230 кг, – постоянная серьезная нагрузка на мышцы. Они сжигали от 6000 до 10 000 калорий в день (так показывают исследования состояния современных полярных путешественников [28] Noakes T. The Limits of Endurance Exercise // Basic Research in Cardiology. 2006. Vol. 101. P. 408–417. См. также Noakes in Hypoxia and the Circulation / Ed. R. C. Roach et al. New York: Springer, 2007. ), а питались половиной рациона. К концу своего безжалостного четырехмесячного путешествия они израсходовали около миллиона калорий, аналогично и в последующей экспедиции Скотта в 1911–1912 годах. Южноафриканский ученый Тим Ноукс утверждает, что эти две экспедиции были «величайшими человеческими достижениями с точки зрения длительной физической выносливости всех времен».

Шеклтон не был знаком со всеми этими факторами. Он, конечно, знал, что ему и его людям необходима пища, но остальная внутренняя работа человеческого организма для него оставалась тайной. Однако уже были сделаны первые шаги к ее раскрытию. За несколько месяцев до отплытия корабля Шеклтона «Нимрод» в Антарктиду с острова Уайт, в августе 1907 года, ученые из Кембриджского университета опубликовали отчет об исследованиях молочной кислоты [29] Fletcher W. M., Hopkins F. G. Lactic Acid in Amphibian Muscle // Journal of Physiology. 1907. Vol. 35. № 4. , явного врага мышечной выносливости, так знакомого не одному поколению спортсменов. Взгляд на молочную кислоту кардинально изменился за прошедшее столетие (например, внутри организма на самом деле присутствует лактат [30] Gladden L. B. Lactate Metabolism: A New Paradigm for the Third Millennium // Journal of Physiology. 2004. Vol. 558. № 1. – отрицательно заряженный ион, а не молочная кислота), но эта статья ознаменовала начало новой эры исследований человеческой выносливости. Если понимать, как работает машина, можно вычислить ее конечные пределы.

Шведский химик XIX века Йёнс Якоб Берцелиус сейчас известен больше всего благодаря тому, что ввел современную систему обозначения химических элементов – H 2O, CO 2и т. д. Однако он был первым, кто в 1807 году установил связь между мышечной усталостью и недавно открытым веществом, найденным в кислом молоке. Берцелиус заметил, что в мышцах загнанных на охоте оленей [31] Эту историю приводят во многих современных учебниках (например, The History of Exercise Physiology, ed. Charles M. Tipton, 2014), однако ее появление сложно отследить. Берцелиус впервые опубликовал свои исследования молочной кислоты, извлеченной из мышц убитых животных, в 1808 году (в книге на шведском Fӧrelӓsningar i Djurkemien, с. 176), но многие химики не поверили ему. Когда немецкий химик Юстус фон Либих попытался приписать себе заслугу этого открытия в 1846 году, Берцелиус написал возмущенный ответ, указав 1807-й как год наблюдения (Jahresbericht über die Fortschritte der Chemie und Mineralogie, 1848, с. 586). Но сам Берцелиус никогда не публиковал утверждения о том, что количество молочной кислоты зависело от тяжести физической нагрузки перед смертью. Наблюдение, приписываемое Берцелиусу, впервые появляется в учебнике 1842 года Lehrbuch der physiologischen Chemie (Carl Lehmann) на с. 285. В 1859 году физиолог Эмиль Дюбуа-Реймон написал Леману письмо с просьбой найти источник утверждения. Леман ответил, что получил личное письмо от Берцелиуса, где тот рассказывал, что в мышцах загнанных животных больше молочной кислоты, чем в мышцах в обычном состоянии, при этом животные, чьи ноги были обездвижены в районе малой берцовой кости перед гибелью, содержат еще меньше молочной кислоты (описано в Journal für praktische Chemie, 1859, с. 240; перепечатано в книге 1877 года Gesammelte Abhandlungen zur allgemeinen Muskel- und Nervenphysik со сноской на переписку на с. 32). высоко содержание этой молочной кислоты, и количество ее зависело от того, насколько сильно загнано животное перед гибелью. Справедливости ради стоит отметить: только сто лет спустя [32] Часто цитируемый эталон – определение Сванте Аррениуса, приведенное в продолжении работы, которая принесла ему Нобелевскую премию по химии 1903 года. химики узнали о том, что такое «кислоты». Сейчас нам известно, что лактат из мышц и крови, оказавшись вне организма, сразу вступает во взаимодействие с ионами водорода и образует молочную кислоту. Именно ее уровень измеряли Берцелиус и его последователи, и они считали, что молочная кислота, а не лактат важна при изучении причин усталости. В оставшейся части книги (кроме тех случаев, когда будем освещать историю проблемы) мы будем говорить о лактате.

Что означало наличие молочной кислоты в мышцах оленей, было непонятно, особенно если учесть, насколько мало тогда знали о работе мышц. Сам Берцелиус придерживался теории «виталистической (жизненной) силы» [33] Взгляды Берцелиуса на витализм были неоднозначными и со временем менялись, как сказано в статье Jørgensen B. S. More on Berzelius and the Vital Force // Journal of Chemical Education. 1965. Vol. 42. № 7. , которая, по мнению ученых, приводит в действие живые организмы и существует вне сферы обычной химии. Но витализм постепенно вытеснялся «механистической теорией», согласно которой человеческое тело скорее машина (хотя и очень сложная), которая подчиняется тем же основным законам, что и маятники или паровые двигатели. Серия до смешного примитивных экспериментов, проведенных в XIX веке, постепенно подсказывала, что же приводит в действие эту машину. Например, в 1865 году немецкие ученые во время восхождения на Фолхорн – вершину в Бернских Альпах высотой 2400 м – собрали свою мочу [34] Needham D. Machina Carnis. Cambridge: Cambridge University Press, 1972. , а затем измерили содержание азота в ней. Исследователи пришли к выводу, что один только белок не может обеспечить всю энергию, необходимую для длительной физической нагрузки. По мере накопления таких открытий укреплялось некогда еретическое представление о том, что человеческие пределы – простой вопрос химии и математики.