Броди Рамин
Идеальное лекарство. Записки врача о беге
Иногда в комплекты для марафонцев входят губки, которые бегуны могут окунать в ведра с водой и выжимать на себя во время бега. Эта вода дарит мгновенное ощущение прохлады, но на самом деле блокирует потовые железы и вообще не способствует охлаждению.
Подумайте о том, какая часть вашего тела подвергается воздействию солнца, когда вы стоите прямо, особенно если солнце высоко в небе. Большая часть его попадает на голову и плечи.
Только 7 % человеческого тела подвергается воздействию прямых солнечных лучей, когда находится в вертикальном положении, тогда как четвероногие принимают солнечные лучи гораздо большей площадью тела.
С потерей волос пот смог испаряться гораздо эффективнее. Это очень важно, если вы много бегаете и ходите. Еще отсутствие волос помогает защитить людей от паразитов, например вшей, которые прячутся в местах, покрытых волосами [29].
Зачем нам понадобились эти приспособления для выведения избытка тепла? Возможно, мы эволюционировали, чтобы добывать пищу в жару и убегать от хищников. Биологи рисуют картину того, как ранние гоминиды ходили на большие расстояния под открытым небом, постоянно высматривая львов и саблезубых тигров. Как и у пещерных людей в фильме Артура Кларка «2001: Космическая одиссея» (2001: A Space Odyssey), их жизнь была отмечена постоянным страхом и реальными смертельными угрозами. Таким образом, если ранние предки людей могли выходить на улицу в самую жаркую часть дня, когда их открытые солнцу 7 % площади тела были удобно покрыты волосами, а остальная часть сильно потела, они могли оставаться в достаточной прохладе, чтобы добывать пищу, пока крупные хищники отдыхали в тени [30].
Даже современные люди отличаются равномерной активностью в жару. Люди – единственный вид, который может пробежать марафон при температуре 30 °C. Даже лошадь или собака не способны совершить такой подвиг, и маловероятно, что какой-либо доисторический хищник сумел бы это сделать [31]. Большинство других млекопитающих хороши в спринте, но не так успешны, когда нужна выносливость. В это трудно поверить, но мы лучше бегаем на длинные дистанции, чем лошади, особенно в жаркую погоду. Мы эволюционировали от животных с низкой метаболической емкостью[5] и быстро улучшили и метаболизм, и способность поглощать и использовать кислород, измеряемую показателем VO2 max, о котором я подробней поговорю позже [32].
Чтобы выжить во враждебном мире, мы развили в себе способность потеть и охлаждать воздух, поступающий в тело. У нас есть уникальный нос, который втягивает его под почти прямым углом по отношению к носовым проходам. Эта форма создает турбулентность и охлаждает поток, прежде чем он попадает в легкие. Выстилка нашей дыхательной системы также охлаждает воздух до температуры 37 °C и увлажняет до идеального уровня, прежде чем он достигнет легких [33].
Эти приспособления были полезны для добывания пищи в жаркие дни, но как насчет охоты? Мы не были вегетарианцами. Недавно на сельской ярмарке я видел плакат, изображающий современного охотника с мощным ружьем. Подпись к плакату гласила: «Я добрался до вершины пищевой цепочки не для того, чтобы стать вегетарианцем». Примечательно, что мы убивали животных только камнями или заостренными палками. Мы изобрели каменные наконечники пятьсот тысяч лет назад, а лук и стрелы – сто тысяч лет назад. Имея только такое оружие, охотники должны были очень близко подходить к добыче, некоторые разновидности которой было очень опасно убивать.
Так что теоретически мы большей частью загоняли несчастные создания до смерти – эта практика называется «охота настойчивостью». Первые люди пугали свою добычу, возможно, ранили ее, а затем продолжали преследовать, пока животное не перегревалось и не падало. Охотники при этом потели, хорошо приспособленные носы позволяли им оставаться неперегретыми, а отлично адаптированные тела – продолжать бег. Охота настойчивостью существует и в наши дни: документально зафиксировано, что ее используют охотники-собиратели в пустыне Калахари. Как и предсказывает теория, она происходит в самую жаркую часть дня [34].
Одна удивительная особенность современных людей – это адаптироваться к различным условиям.
Я считаю, что главной причиной нашего успеха как вида стало множество талантов, особенно применение интеллекта, чтобы использовать преимущества вертикальной позы и проворных рук, способных найти и добыть пищу из бесконечного разнообразия источников. Мы можем бегать на длинные дистанции в жару, но умеем и плавать в глубокой воде. Мы можем копать и нести, а еще – бросать с убийственной силой и точностью [35]. Позже наша способность использовать инструменты и более сложные технологии позволила и дальше увеличивать разницу между собой и другими видами. Для того чтобы разрабатывать инструменты, необходимо развивать умственные способности и когнитивные навыки.
Но мозг развивался медленно. Люси могла ходить прямо, но он у нее был едва больше, чем у шимпанзе. Мозг Homo erectus стал лишь немного больше, тем не менее в нем наметились кардинальные изменения, такие как развитие участка, отвечающего за речь.
Исследование, сравнивающее размер мозга и способность к физическим нагрузкам у различных млекопитающих, показало, что больший мозг коррелирует с лучшей способностью к физическим нагрузкам. То есть улучшенная выносливость людей может быть связана с нашими улучшенными когнитивными навыками [36].
Эту замечательную догадку можно обосновать, рассмотрев факторы, которые позволили древним охотникам выживать и процветать. Они должны были оставаться в хорошей физической форме, обладать выносливостью, но еще – уметь представлять ландшафт и запоминать расположение пастбищ и водоемов. Те, кто обладал превосходной физической подготовкой и когнитивными способностями, чаще приносили домой пищу. Из-за этого они получали больше возможностей для спаривания – классический пример полового отбора. Последнее обеспечивало сохранение и распространение этих признаков [37].
Мозг – самый энергозатратный орган в человеческом теле, он потребляет около пятой части получаемых организмом калорий.
По мере увеличения человеческого мозга потребности в калориях росли. Не только мозг, но и наши тела стали больше, чем у предков. Оба эти процесса увеличили потребность в питательных веществах.
Должны были измениться и черепа, чтобы освободить место для растущих мозгов. Большие челюстные мышцы, которые обеспечивают мощные укусы у других приматов, одновременно сдерживают рост черепа, поскольку создают серьезную нагрузку в местах прикрепления. У людей одна-единственная мутация, возможно, привела к ослаблению мышц челюсти, что и позволило мозгу увеличиться. Начав использовать инструменты для разделки животных, мы стали есть более питательную пищу, а гораздо позже начали готовить еду, и мощный укус стал менее важным для выживания.
Древнейшее свидетельство того, что гоминиды использовали огонь для приготовления пищи, насчитывает всего четыреста пятьдесят тысяч лет. Огонь делал еду лучше. Приготовленную пищу легче есть и переваривать – требуется меньше времени и усилий, а также более короткий кишечник. Приготовление пищи позволило людям легче усваивать питательные вещества, необходимые для развития мозга, и дало им больше времени для использования высших когнитивных функций [38].
Возможно, некоторые из этих изменений вызвал белок, который называется нейротрофическим фактором мозга (BDNF). По большей части увеличение мозга в ходе эволюции человека происходило в неокортексе, области, которая отвечает за речь и позволяет развивать культуру с помощью создания символов. BDNF мог способствовать росту гиппокампа и префронтальной коры. Это области, участвующие в пространственном ориентировании, принятии решений и контроле эмоций, таких как страх и побуждения к насилию. Физические упражнения стимулируют синтез BDNF, и это может быть причиной того, что активность ассоциируется с улучшением когнитивных функций и уменьшением выраженности психиатрических патологий. Эту связь мы рассмотрим в следующих главах [39].
Более крупные мозги, возможно под влиянием BDNF, получили возможность развить язык, а тот породил культуру. В книге «Совпадение: единство знаний» (Consilience: The Unity of Knowledge) Э. О. Уилсон говорит, что эти изменения привели к нашей «способности завладеть планетой». Он прослеживает эволюцию культуры от развития у людей навыка использовать огонь четыреста пятьдесят тысяч лет назад до таланта производить хорошо сделанные инструменты двести пятьдесят тысяч лет назад, изобретения сложных наконечников копий и кинжалов сто тысяч лет спустя, создания захватывающих дух наскальных рисунков и ритуальных артефактов около тридцати тысяч лет назад. На протяжении большей части истории тела наших предков развивались быстрее, чем их простые каменные топоры. Современный Homo sapiens эволюционировал в период от двухсот тысяч до ста тысяч лет назад. Десять тысяч лет назад мы развили сельское хозяйство. С тех пор культурная эволюция ускорилась экспоненциально, и с каждым годом, кажется, мчится все быстрее и быстрее.
При этом мы едва не погибли как вид. Около семидесяти тысяч лет назад последний ледниковый период резко охладил планету, и все наши адаптации для рассеивания тепла, в частности отсутствие меха, внезапно стали большой проблемой. В этой новой среде наши предки начали вымирать, вероятно из-за голода и воздействия окружающей среды.
К концу ледникового периода на всей планете осталось всего десять тысяч человек. Сегодня это население небольшого городка. Но у тех людей были огонь, основные инструменты и современный мозг.
Выжившие цеплялись за жизнь и начали быстро распространяться из Восточной Африки. В новых и трудных условиях, с которыми они столкнулись, на первый план вышли надежный метаболизм, находчивость и приспособляемость.
Первая группа следовала вдоль побережья и переместилась из современной Республики Джибути в современный Йемен, а затем на побережье Индии и Юго-Восточной Азии. Оттуда небольшие группы отправились в плавание, со временем основав новые поселения на архипелагах и островах западной части Тихого океана, пока некоторые из них не достигли Австралии около пятидесяти тысяч лет назад.
Примерно в это же время вторая группа покинула Восточную Африку и направилась на Ближний Восток и в Центральную Азию. Из этих районов они переселились в Европу и Восточную Азию. Наконец, во время сильных холодов, следуя по замерзшему «мосту», соединяющему нынешние Россию и Аляску, группа азиатских охотников добралась до Северной Америки. Они проложили путь на юг и заняли все полушарие около десяти тысяч лет назад [40].
Для этих колонистов, постоянно переходящих на новые земли и сталкивающихся с новыми угрозами в поисках источников пищи, жизнь была невообразимо суровой. Те, кто вел более оседлый образ жизни, сталкивались с причудами экстремальных погодных условий, постоянной нехваткой продовольствия, опасностью со стороны хищников и других людей. Требования к физическому состоянию их тел были высокими. Представьте себе жизнь человека эпохи палеолита: каждый день нужно ходить и бегать, чтобы собрать еду, посещать или мигрировать в другие поселения, нести детей, животных или вещи, разделывать мясо, копать корни, возводить укрытия, собирать дрова, очищать орехи и делать инструменты. С той энергией, которая оставалась, они еще умудрялись участвовать в общественных мероприятиях, таких как соревнования, игры, танцы, ухаживания и спаривание.
Как и современные люди, наши предки испытывали удовольствие от нейрохимических веществ, высвобождаемых в результате физической нагрузки. Но еще они страдали от сильного голода и усталости. Только физическая активность сжигала около 1250 калорий в день [41]. А общая потребность в них была намного выше.
Мужчины охотники и собиратели расходовали около 2500 калорий в день, а женщинам теоретически требовалось меньше, но во время беременности или кормления грудью их ежедневная потребность в энергии увеличивалась на тысячу калорий.
Во времена, когда не было контроля над рождаемостью, женщины проводили большую часть жизни беременными или кормящими. Получение большого количества калорий было сложной задачей, особенно для матерей, которые могли набирать около 2000 калорий в день, но, чтобы получить дополнительное количество энергии, необходимое и их детям, полагались на партнеров и членов семьи.
Люди жили на грани энергетического баланса, а большинство страдало от крайнего голода и дефицита питательных веществ [42].
В статье «Физическая бездеятельность с точки зрения эволюционной медицины» (Physical Inactivity from the Viewpoint of Evolutionary Medicine) Сильвия Кирхенгаст описывает положение наших палеолитических предков:
«Для наших предков факторами, мотивирующими к физически активному образу жизни, были не стремление к подвижности, а голод и жажда. Физическая активность была важной частью их жизни, потому что она была необходима для выживания. Только физически активные индивидуумы могли просуществовать достаточно долго, чтобы успешно размножиться и довести свое потомство до репродуктивного возраста» [43].
Люди эпохи палеолита были активнее современных, занимаясь разнообразной деятельностью. Вместо того чтобы выполнять одну и ту же работу снова и снова, они совершали целый ряд действий, похожих на интенсивный кросс-тренинг. Они сочетали силовые виды деятельности, такие как переноска вещей и рубка деревьев, с аэробными – связанными с охотой и собирательством. Из того, что мы знаем об образе жизни современных охотников-собирателей, можно сделать вывод, что мужчины охотились два-четыре дня подряд в неделю, а женщины занимались собирательством два-три дня в неделю. Этот паттерн назвали «ритмом работы в палеолите» [44].
Все снова изменилось десять тысяч лет назад после появления сельского хозяйства, которое ознаменовало конец палеолита и начало неолита, оно нарушило модель деятельности, существовавшую на протяжении примерно восьмидесяти четырех тысяч поколений. Внезапно приобретение энергии и расход перестали быть неразрывно связаны [45].
Когда наши предки научились выращивать культурные растения и одомашнивать животных, они смогли производить и даже хранить излишки пищи. Большинство людей отказались от кочевого образа жизни и стали жить в растущих населенных центрах, сначала в Плодородном полумесяце[6], а затем во всем мире. Разнообразнейшая диета палеолита сменилась растениями, богатыми углеводами: рисом, ячменем и пшеницей [46].
Этот переход был трудным. Останки скелетов эпохи неолита показывают дефицит белка. Люди стали ниже, по крайней мере отчасти из-за недоедания. Новые инфекционные заболевания одомашненных животных преодолели видовой барьер и стали опасны для людей [47]. Наши предки медленно адаптировались к новому образу существования, но в конце концов большинство привыкли к жизни, основанной на сельском хозяйстве и уходе за животными. Такая модель активности и потребления оставалась относительно неизменной до начала промышленной революции, когда физический труд почти полностью отделился от производства продуктов питания и экономической производительности [48].
Каждое десятилетие после начала промышленной революции изобретались новые устройства, экономящие труд, и по мере их внедрения все сильнее снижалась физическая активность человека. Большинство людей сегодня практически не прикладывают физических усилий, чтобы добыть пищу. Наши предки тратили тысячи калорий ради получения необходимого количества питательных веществ, а современные люди практически не расходуют энергию. Предки эпохи палеолита сжигали 1250 калорий каждый день, активно выживая, люди в промышленно развитых регионах в наши дни сжигают около 550 калорий. В период большого изобилия питательных веществ мы используем менее половины потребляемых калорий за счет активности [49]. Автомобили, электроприборы и супермаркеты делают нашу жизнь все более свободной от пота. Точно так же как наши тела оказались преобразованы в результате изменений окружающей среды в период палеолита, они снова изменяются сегодня.
Между 1863 и 1970 годами американские мужчины одного возраста и роста стали тяжелее в среднем на восемь килограммов семьсот граммов.
В период с 1970 по 2000 год в Соединенных Штатах уровень ожирения вырос более чем вдвое. Результаты тестов на физическую подготовку современных солдат армии США не могут сравниться с результатами, полученными их предшественниками в 1946 году, и жители Запада в целом физически слабее своих предков [50]. Очевидные виновники – переизбыток калорийного фастфуда, подслащенного кукурузным сиропом с высоким содержанием фруктозы, в сочетании со снижением уровня физической активности.
Привычка к низкой физической активности начинается в детстве. Детей привозят в школу, они сидят в классах, много смотрят телевизор и мало занимаются спортом. Некоторые европейские страны, например Голландия и Дания, поощряют активный транспорт и игры на свежем воздухе, но они выбиваются из общей схемы [51]. Во время поездки в Голландию мой сын поразился, увидев, как целые классы маленьких детей, смеясь и тяжело дыша, следуют на велосипедах за учителями на экскурсии по велосипедным дорожкам и автомобильным дорогам. Такое зрелище не характерно для Северной Америки, где автомобили правят всеми дорогами, а дети находятся в ловушке безопасности, скорости и комфорта. Уже в 1793 году немецкий ученый Иоганн Гутсмутс писал: «Почти весь день мы проводим сидя на месте, как может развиваться энергия молодых людей?» [52]. Он разработал концепции естественного воспитания, обучения и игр на свежем воздухе, призывая к тому, чтобы родители позволяли детям «выходить на улицу». Мы услышали это воззвание более чем два века спустя.
Доказательства того, что люди в западных странах недостаточно активны и становятся все менее активны по всему миру, очевидны. Средний американец делает пять тысяч шагов в день по сравнению с восемнадцатью тысячами пятьюстами шагами в день для среднестатистического амиша, живущего без современных технологий [53].
Одна треть населения мира – более двух миллиардов человек – недостаточно занимается физическими упражнениями (достаточным считается приблизительно сто пятьдесят минут в неделю умеренно интенсивной активности для взрослых).
Детям нужно еще больше упражнений – около одного часа в день умеренной или активной деятельности. Активность примерно двух третей американских старшеклассников не отвечает минимальным требованиям [54]. Активность в раннем возрасте может изменить траекторию развития тела и ума ребенка. Физическая подготовка, измеряемая по VO2 max, частично определяется активностью в детстве, а также пиковой костной и мышечной массами. Физические упражнения также делают детей умнее или, по крайней мере, повышают способность к сосредоточению. Те, кто более активен, лучше учатся в школе [55].
Доказательства того, что отсутствие активности детей и взрослых ведет к негативным последствиям, многочисленны, и их становится все больше. Греческий врач Гиппократ писал две тысячи четыреста лет назад: «Что используешь, развивается, что не используешь, исчезает. Если есть нехватка пищи или физических упражнений, тело болеет» [56]. Современные эксперты бьют тревогу, используя множество красочных терминов. Суть их озабоченности заключается в том, что в XXI веке отсутствие физической активности стало самой большой угрозой для здоровья. Карим Хан, исследователь спортивной и физической медицины, утверждает, что низкая физическая подготовка может быть причиной большего числа смертей, чем курение, диабет и ожирение вместе взятые [57].
Физическая неактивность намного повышает предрасположенность к ишемической болезни сердца, которая может привести к стенокардии и инфарктам.
Кроме прочего, значительно возрастает риск диабета. Малоподвижность повышает артериальное давление, снижает уровень здорового холестерина и увеличивает риск инсульта. У неактивных намного больше вероятность развития рака толстой кишки и молочной железы. Ожирение, которое коррелирует со многими другими заболеваниями, тесно связано с низкой активностью. У пожилых она обусловливает слабость, падения, снижение функционального статуса, ухудшение настроения и усиление деменции. Связаны с низкой активностью тревога и депрессия. В целом отсутствие физической деятельности повышает вероятность смерти в более раннем возрасте и, как полагают, становится причиной около 13 % преждевременных смертей в Соединенных Штатах [58]. Считается, что по всему миру бездеятельность становится причиной 9 % преждевременных смертей, что составило около пятидесяти семи миллионов смертей в 2008 году.
Итоги ситуации подводит научный журналист Гретхен Рейнольдс, отмечая, что, пока наука продолжает накапливать доказательства пользы активности, граждане промышленно развитых стран становятся «самыми малоподвижными группами людей из когда-либо существовавших» [59]. И даже тем, кто активен в течение части дня, сидение (возможно, именно это вы делаете прямо сейчас) может быть вредным. Взрослые в промышленно развитых регионах проводят от 55 до 70 % своего дня в сидячем положении, что составляет от девяти до одиннадцати часов [60]. У взрослых, сидящих более десяти часов в день, риск смерти от любых причин на 34 % выше, даже с учетом физической активности. В целом такое времяпрепровождение способствует примерно 6 % всех смертей [61].
Еще хуже, чем сидение, – длительный постельный режим, например, когда человек госпитализирован. Организм очень плохо реагирует на подобную ситуацию. Застоявшаяся кровь может образовать сгусток в течение нескольких часов, что вызовет тромбоз глубоких вен и тромбоэмболию сосудов, способные привести к летальному исходу. За несколько дней во всем теле снижается чувствительность к инсулину, начинаются запоры. Мои пациенты сообщают мне, что, когда они повышают физическую активность, хронические проблемы с запорами чудесным образом разрешаются. В течение нескольких недель постельного режима снижается функция сердца, о чем свидетельствует ухудшение ударного объема, сердечного выброса и VO2 max. Кости теряют массу в десять раз быстрее, чем обычно. Атрофируются скелетные мышцы. Тело не выносит отсутствия активности [62].
И все же эволюционный биолог Дэниел Либерман считает, что мы, возможно, эволюционировали, чтобы быть физически неактивными. Как я расскажу в последующих главах, отдых – это неотъемлемая часть сохранения здоровья. Так что, хотя эволюция и сделала нас двуногими и невероятно выносливыми, мы были приспособлены и к отдыху. Охотники-собиратели тратили много времени на поиски пищи и заботу о выживании, но проводили время и сидя, отдыхая, перекусывая и подремывая [63]. Когда вы находитесь на грани энергетического баланса, любое расточительное использование энергии может привести не просто к голоду, а к выживанию. И точно так же, как сообщества, которые полагаются на солнечную или ветровую энергию, учатся накапливать ее в массивных батареях для последующего разумного распределения, так и наши тела приспособились накапливать как можно больше жира в качестве страховки в трудные времена. Женщины эволюционировали, чтобы делать это особенно хорошо, поскольку для размножения и ухода за детьми требуется большое количество калорий. Женщины-охотники-собиратели имеют 15–25 % жира в организме по сравнению с 10–15 % у мужчин и только 5–8 % жира в организме других приматов [64].
Либерман отмечает, что давление отбора никогда не было направлено на то, чтобы избежать физической бездеятельности или ожирения, потому что мы эволюционировали в мире, где длительное бездействие не представлялось возможным. На самом деле наш отбор был в основном направлен на то, чтобы иметь больше жира по сравнению с другими млекопитающими [65].
Ранние люди эволюционировали, чтобы ходить и бегать. Позже их мозг стал больше, сложнее, превратившись в нечто похожее на слабый, но все же компьютер. С помощью этого развитого мозга люди смогли разработать инструменты, технологии и культуру, которые позволили добиться невероятного успеха в распространении по всему миру. На протяжении 99 % времени нашей эволюционной истории люди оставались охотниками-собирателями. Мы жили небольшими группами и хранили любой небольшой избыток энергии, который могли найти, в виде жира. Культура и технологии позволили нам изменить мир до такой степени, что приобретение энергии больше не связано с ее расходованием. Мы увеличили количество съедаемого, затрачивая при этом меньше энергии на приобретение пищи. Этот дисбаланс изменил наш организм, что привело к ожирению и хроническим заболеваниям. Если мы не можем изменить гены, мозг или метаболизм, нужно заново открыть для себя радости активной жизни, чтобы смягчить вредные последствия созданного нами мира.
Зная, как двигаются наши тела, можно понять, как физические упражнения, такие как бег на выносливость, могут позволить нам сочетать продукты человеческой изобретательности с максимальным физическим благополучием.