ы видели, как гепард преследует газель, то наверняка обратили внимание, что газель (чья пиковая скорость 80 км/ч, что безнадежно ниже, чем у гепарда с его 110 км/ч) отчаянно пытается на бегу делать быстрые непредсказуемые повороты, чтобы замедлить преследователя[235]. Подобная стратегия часто приносит плоды, но, если вдруг гепард погонится за вами, у вас убегать от него зигзагами, скорее всего, не выйдет. Как вам подтвердит любой ветеран Памплоны, самые опасные участки маршрута — как раз повороты, где мы, двуногие, замедляемся еще больше и куда менее устойчивы, чем быки на своих четырех ногах[236].
Получается, даже лучшим бегунам далеко до животных. Учтите и то, что мы сравнивали самых быстрых из ныне живущих бегунов, а это выдающиеся спортсмены, у них за плечами годы тренировок при наставничестве тренеров и помощи специалистов ради единственной цели: как можно быстрее преодолеть заданную дистанцию на дорожке стадиона — с рядовыми и специально не тренированными млекопитающими. Атлет высшего класса способен на короткое время разогнаться до 32 км/ч или больше, но большинство вполне спортивных людей редко превышают скорость в 24 км/ч. Видимо, это самая разумная оценка максимальной спринтерской скорости на протяжении большей части эволюции человека. Если вы не спринтер мирового класса, у вас мало шансов потягаться в скорости с обычной белкой. Почему люди настолько медлительны по сравнению с животными?
Если, как учат некоторые религии, Господь Бог создал нас по своему образу и подобию, Он, должно быть, и сам не то чтобы быстрый. Если посмотреть с эволюционной точки зрения, нашу относительную медлительность можно объяснить тем, что порядка семи миллионов лет назад естественный отбор начал приспосабливать наших пращуров к прямохождению. И хотя двуногость, или бипедальность, имеет свои преимущества, она далась нам ценой ухудшения некоторых двигательных навыков. Вдобавок к неуклюжести при лазаньи по деревьям, склонности спотыкаться и падать и большей подверженности поясничным болям мы, став двуногими, сделались опасно медлительными.
Мы лучше поймем, почему бипедальность обрекла нас на нерасторопность, если вспомним, что при ходьбе или беге необходимо прикладывать силу в месте контакта ног с грунтом. Чем больше сила, с которой ваши ноги отталкиваются от земли, тем быстрее вы бежите. В этом кроется главная причина относительной тихоходности человека прямоходящего: собака или шимпанзе всеми четырьмя конечностями отталкиваются от земли, развивая более высокую мощность (то есть совершая большую работу за то же время), а у нас ног только две. Причем при беге мы можем опереться только на одну ногу и только одной отталкиваться, посылая себя вперед. А меньшая мощность толчка означает меньшую скорость передвижения. Как скромный четырехцилиндровый движок моей машины способен развить скорость вполовину меньшую, чем мощная восьмицилиндровая «Феррари», так и двуногий человек может двигаться вполовину медленнее, чем четвероногое создание сопоставимых размеров. Борзая развивает скорость вдвое большую, чем спринтер мирового класса.
Если мы посмотрим на страуса — а он способен разгоняться до 72 км/ч, — то поймем, что наличие двух ног вместо четырех не создает непреодолимого препятствия для высоких скоростей[237]. Печально, что, когда наши предки поднялись со своих четырех конечностей, эволюция не потрудилась приспособить их бегать так же быстро, как эти нелетающие птички. Зато мы унаследовали от наших предков-приматов признаки, препятствующие быстрому бегу: крупные громоздкие голени и ступни. Сравните свои ноги с задними конечностями лошади, собаки или страуса, как показано на рис. 10. Поскольку наши большие неуклюжие ступни ориентированы горизонтально вдоль поверхности, голеностопные суставы находятся всего в нескольких сантиметрах над землей, а собака и страус на рисунке бегут на цыпочках, опираясь на пальцы ног, благодаря чему их длинные ноги имеют три отдела. Массивные ступни приматов идеально приспособлены для того, чтобы хвататься за ветви и взбираться по стволам деревьев, но наши толстые короткие ноги снижают скорость тем, что сокращают длину каждого шага. Относительно короткие ноги приматов к тому же утолщены по всей длине: у нас массивные голени и большие ступни. Поскольку у собак, лошадей и страусов задние конечности круто сходят вниз на конус и оканчиваются маленькими ступнями, центр тяжести их ног помещается ближе к бедрам, что облегчает быстрый вынос конечности вперед. Наконец, унаследованные нами от приматов ноги лишены когтей, которые служат естественными шипами, и толстых грубых подушек, выполняющих роль естественной обуви.
Рис. 10. Вид сбоку на бегущих собаку, человека и страуса. Обратите внимание, что у человека ноги толще, не так резко сходят на конус и имеют всего два основных отдела, а также большие, громоздкие ступни
Прямохождение имеет еще один недостаток: при беге спина не используется как удлиняющая шаг пружина. Посмотрите в замедленном воспроизведении видео, как мчится борзая или гепард. При постановке на землю их задние лапы оказываются в точке, расположенной как раз под линией плеч, и длинная гибкая спина изгибается вверх, запасая энергию упругости. Когда животное сильно отталкивается задними лапами от земли, спина распрямляется, энергия упругости высвобождается и позволяет телу катапультироваться вверх и вперед, что значительно увеличивает длину шага[238]. А наши относительно короткие прямые спины никак не помогают ускорить бег; спина старается сохранить в равновесии врожденно неустойчивую верхнюю часть нашего туловища и при этом гасит ударную волну, которая распространяется от ног к голове при каждом касании ног земли[239].
В целом люди тихоходны еще со времен судьбоносного для нашего вида поворота эволюции, когда семь миллионов лет назад она решила сделать нас двуногими. Будь я голодным саблезубым тигром первобытных времен в Африке, наверняка пристрастился бы обедать ранними людьми, потому что ловить их проще, чем гоняться за антилопами и прочей четвероногой пищей. Но какой бы легкой добычей для хищников ни были наши древнейшие предки, им, надо полагать, не раз случалось совершать спринтерские рывки, спасаясь от кровожадных челюстей. В конце концов, если не хочешь попасть тигру на обед, надо просто бежать чуточку быстрее, чем этот пыхтящий рядом соплеменник. Для Усэйна Болта это не составило бы труда, ведь его спринтерская скорость вдвое превышает мою. Но, как и большинство бегунов на длинные дистанции, я, вероятно, убежал бы намного дальше, чем Болт. Отсюда вопрос: насколько я жертвую скоростью в пользу большей выносливости?
Мой друг и коллега профессор Дженни Хоффман любит бегать несообразно длинные дистанции. Как-то она преодолела за сутки 228,5 км. Пусть меня лучше разрежут на кусочки, чем я соглашусь повторить этот подвиг. Хотя послушать Дженни — так это удовольствие, к тому же вполне осуществимое, если поддерживать спокойный темп и по дороге подкрепляться имбирными пряниками (последнее, замечу, вполне можно проделывать, и не изнуряя себя 24-часовым безостановочным бегом). Комфортно-неторопливая скорость Дженни — 6 минут 15 секунд на один километр — должна была составлять около четверти в сравнении с молниеносными скоростями, каких достигают в спринте бегуны экстра-класса. Разумеется, случись Дженни на спринтерской скорости улепетывать от гиены, у нее через минуту кончится дыхание, и придется остановиться или замедлиться. Если бы от гиены спасался Усэйн Болт, он бы легко обогнал Дженни, но тоже вскоре выбился бы из сил. Различие и сходство между бегом Дженни и Болта ставит два важных вопроса. Что ограничивает максимальную скорость на коротких дистанциях? И почему мы не можем бегать одновременно и быстро, и далеко?
На очень коротких спринтерских дистанциях развиваемая скорость в основном зависит от силы и навыка. Поскольку ноги спринтера работают как пара молотов, мощно и быстро ударяющихся о землю, а (как доказал Ньютон) каждое действие вызывает равное по силе противодействие, то чем сильнее ноги спринтера ударяют о землю и отталкиваются от нее, тем сильнее противодействующая сила выталкивает тело вверх и вперед. Поэтому скорость при беге на 100 и 200 м ограничивается тем, какую силу удается развить мышцам ног бегуна за короткое мгновение (для лучших спринтеров мира это всего десятая доля секунды), когда нога на земле[240]. Итак, Усэйн Болт преодолевает спринтерские дистанции намного быстрее, чем Дженни, главным образом потому, что его ноги гораздо сильнее ударяются о землю.
На длинных дистанциях и Болт, и Дженни быстро выбьются из сил, если не умерят темп, из-за способа, каким все организмы изо всех сил стараются быстро преобразовать питательные вещества в пригодную для использования энергию. Поэтому организм часто уподобляют двигателю внутреннего сгорания: как мотор в автомобиле сжигает бензин, так организм сжигает пищу, и, если мы бежим слишком быстро, в наших телах заканчивается «топливо», как в машине бензин, если сильно гнать ее. Правда, эта аналогия неточна, поскольку организм больше схож с электромобилем, но вместо одного емкого аккумулятора, который можно подзаряжать время от времени, клетки нашего организма используют миллионы крошечных органических батарей, требующих постоянной подзарядки.
Эти миниатюрные органические батарейки, носители энергии во всех живых организмах, называются аденозинтрифосфатами (АТФ). Как видно из названия, АТФ состоит из молекулы белка (аденозина), соединенного с тремя молекулами фосфата (атом фосфора, P, в окружении атомов кислорода, О). Эти три фосфата соединены в цепочку один поверх другого, и в химических связях между соседними фосфатами запасается энергия. Когда крайний фосфат отщепляется под действием воды, за счет разрыва его связи с соседним высвобождается крохотное количество энергии, а также один ион водорода (H+), в результате чего аденозин