У всех есть свой предел — и у любителей побегать на выходных, и у олимпийцев. По-научному этот предел называется лактатным порогом: как только вы его перешагнули, начинаются неприятные ощущения. Наверное, каждому знакомо это чувство: сердце бешено колотится, вы хватаете ртом воздух, усталость в мышцах нарастает снежным комом, а потом они просто отключаются. Тем не менее на свете есть по крайней мере один человек, который избежал этой участи, несмотря на интенсивные тренировки. Его зовут Дин Карназес.
Калифорниец справлялся с самыми тяжёлыми испытаниями: он бегал марафон до Южного полюса при температуре -25 °C и участвовал в знаменитом сахарском Marathon des Sables. И он ни разу не чувствовал ни жжения в мышцах, ни судорог, даже пробежав полторы сотни километров. «На определённой скорости я могу бежать очень долго, не уставая», — признаётся ультраспортсмен. Ему приходится ограничивать себя сознательно.
Во время физической работы организм расщепляет глюкозу, извлекая таким образом необходимую ему энергию. Побочным продуктом этих реакций и дополнительным источником энергии становится молочная кислота (лактат). При достижении определённого порога организм уже не способен расщеплять лактат так быстро, как он производится, и молочная кислота начинает накапливаться в мышцах. Тем самым тело даёт вам знать, что пора остановиться. Г-н Карназес ни разу в жизни не получал такого сигнала.
«В конце концов я просто засыпаю, — говорит он. — Однажды я бежал трое суток без сна, и на третью ночь пережил что-то вроде психоза. Бывало, я засыпал прямо на ходу и только силой воли заставлял себя бежать дальше».
Железная сила воли — общая черта всех сверхмарафонцев, но в 2006 году во время подготовки к тому, чтобы пробежать 50 марафонов за 50 дней, г-н Карназес обнаружил, что у него есть не только это. Аэробные тесты не показали ничего экстраординарного: обыкновенный высококвалифицированный спортсмен. Но тест на лактатный порог принёс сенсацию. «Мне сказали, что он займёт 15 минут максимум, — вспоминает атлет. — Но прошёл час, им пришлось остановить тестирование, и они признались, что никогда не видели ничего подобного».
Как поясняет Лоран Мессонье из Савойского университета (Франция), аэробный тест определяет возможности сердечно-сосудистой системы, а лактатный порог (его ещё называют анаэробным) имеет отношение к способности удалять молочную кислоту из крови и преобразовывать её в энергию. «Если взять перспективного бегуна и тренировать его в течение длительного времени, его сердечно-сосудистая система улучшится до определённого момента, после которого добиться прогресса будет уже трудно, — рассказывает специалист. — Этот предел зависит от физиологии сердца и сосудов. Тем не менее дальнейшие тренировки, хотя и не улучшат аэробную способность, заметно повысят спортивные показатели, ибо лактатный порог определяется не состоянием сердечно-сосудистой системы, а качеством мышц».
Организм выводит молочную кислоту из крови путём ряда химических реакций, обусловленных митохондриями в клетках мышц. Эти реакции преобразуют лактат обратно в глюкозу. Процесс ускоряется специфическими ферментами, а также зависит от размеров митохондрий (чем больше их ёмкость, тем активнее они смогут использовать молочную кислоту в качестве топлива).
Годы тренировок приведут к тому, что ваши ферменты и митохондрии станут работать более эффективно. А если к тому же вы унаследовали способность к выработке особенно полезных ферментов и созданию митохондрий особенно большого размера, ваш личный лактатный порог будет намного выше, чем у других.
Г-н Карназес влюблён в бег с раннего детства. Ещё в средней школе он демонстрировал такие успехи, которые намного превосходили показатели сверстников. На одном благотворительном мероприятии лучшие из его товарищей смогли сделать только 15 кругов по стадиону, а он — 105. Вскоре он по какой-то причине перестал бегать, но ближе к тридцати годам его вдруг захлестнуло, и он отправился в ночь.
Большинство из нас, пропустив 15 лет тренировок, не убежали бы далеко, но г-н Карназес остановился только через 50 км! Мозоли болели, как проклятые, но мышцы не выказывали никаких признаков усталости.
«Многие бегуны из спортивной элиты улучшают способность организма к выведению молочной кислоты за счёт долгих лет тренировок, но у всего есть предел, — говорит уникум. — Всё остальное, как мне сказали, это наследственность. Лучшее, что может сделать бегун на длинные дистанции, — это выбрать правильных родителей!»
По-видимому, дело здесь не только в ферментах и митохондриях. Г-н Карназес считает, что определённую роль играют небольшое количество жира, низкая потливость, сильнощелочная диета, слабое воздействие экологических токсинов. Генетика действительно даёт некоторые преимущества, но гены выражаются по-разному в зависимости от окружающей среды и образа жизни. Г-н Мессонье согласен: если вырастить одного близнеца в Африке, а другого — в Северной Европе, их гены будут вести себя неодинаковым образом.
Скорее всего, свет на загадку г-на Карназеса смог бы пролить эксперимент с его братом, который никогда не занимался спортом на износ и не знает своих истинных возможностей.
Источник: КОМПЬЮЛЕНТА
При длительных подводных погружениях пингвины не тратят весь запасённый кислород. Вместо этого они переводят мускулатуру на особый, молочнокислый способ получения энергии, поэтому находящийся в крови и лёгких кислород достаётся другим органам и тканям.
Охотясь за рыбой, пингвины могут провести под водой двадцать минут. Но, как оказалось, эти птицы очень экономно расходуют запасённый кислород. Начиная с шестой минуты мышцы пингвина переходят в особый тип получения энергии — анаэробный, когда кислород не нужен. Как это происходит, выясняли исследователи из Института океанографии Скриппса (США).
Анаэробный метаболизм пингвин использует в его молочнокислом виде, когда конечным продуктом расщепления глюкозы является лактат, или молочная кислота. Это менее эффективный способ добычи энергии, нежели сжигание питательных веществ кислородом, но в случае нехватки этого самого кислорода такой тип энергетического обмена приходится весьма кстати. Молочнокислое брожение вообще включается в мышцах при перегрузке, и образующийся в результате лактат отвечает за симптомы усталости и мышечного утомления. Пингвин, готовясь к нырку, глубоко дышит, запасая кислород в крови, лёгких и мышцах. Через какое-то время в крови птицы обнаруживается молочная кислота. Но при этом, как показали исследования, у вынырнувших пингвинов в лёгких и крови остаётся некий резерв кислорода.
То есть на анаэробный способ получения энергии у пингвинов переключаются именно мышцы. Мускулатура оказывается изолированной от прочих систем организма, она выбрасывает в кровь молочную кислоту, но при этом не забирает кислород.
Учёные вживляли в грудные мышцы императорских пингвинов, живущих в Антарктике, особый спектрофотометрический датчик, который оценивал уровень кислорода в мышцах. Кроме того, пингвинов снабжали таймером, который определял время, проведённое под водой, после чего птиц отпускали на волю. Через один–два дня датчики у пингвинов отбирали и анализировали полученные данные. Из 50 погружений, которые зарегистрировал таймер, около 30 длились дольше пяти с половиной минут, то есть того рубежа, когда у птиц включается анаэробный тип метаболизма. В этом случае уровень кислорода в мышцах плавно падал до нуля как раз ко времени включения молочнокислого брожения.
Но, как оказалось, пингвины могут использовать и другой способ, что делает их похожими на обычных ныряльщиков: они не перекрывают доступ кислорода к мышцам, и в этом случае он, снизившись в начале погружения, держится более или менее на плато, окончательно падая к моменту выныривания на поверхность. Запас кислорода в мускулатуре пополняется из лёгочных и кровяных резервов.
По словам одного из авторов работы, Кассондры Уильямс, расход кислорода во время подводной охоты у пингвинов небольшой и оценивается в одну десятую от объёма кислорода, который тратится при плавании на поверхности воды, когда птица может свободно дышать. Такой экономичности способствует их «умная» система переключения метаболизма с кислородного на бескислородный путь, а кроме того, удачные гидродинамические характеристики пингвинов, которые позволяют им хорошо плавать при минимуме физических усилий.
Статья с результатами исследований опубликована в издании Journal of Experimental Biology.
Источник: КОМПЬЮЛЕНТА
27-12-2013 Просмотров:13120 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Российские ученые обнаружили в каменноугольных отложениях Украины древнейшего паука. Его возраст составляет около 315 миллионов лет. Статья с описанием находки опубликована в журнале Paläontologische Zeitschrift. Статью подготовили Дмитрий Щербаков и Кирилл Еськов из...
17-12-2020 Просмотров:1891 Новости Геологии Антоненко Андрей
Ученые впервые построили тектоническую модель, которая объясняет образование множества вулканов на восточном побережье Австралии. Оказалось, что вулканизм связан с пододвигающейся под Австралийский континент океанической плитой. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances. Гора Веллингтон....
11-10-2016 Просмотров:5540 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Южная Америка в очередной раз подтвердила свою репутацию континента, самого богатого ископаемыми остатками цинодонтов – гипотетических предков млекопитающих. Сразу два новых вида этих интереснейших существ были найдены в фондах одного...
04-03-2013 Просмотров:11571 Новости Микробиологии Антоненко Андрей
Сперматозоиды млекопитающих находят яйцеклетку, перемещаясь против встречного потока жидкости, сообщают в журнале Current Biology исследователи из Корнеллского университета (США). Попасть в половые пути самки для мужских половых клеток — лишь...
24-02-2015 Просмотров:7024 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Генетики реконструировали маршрут расселения огненного муравья, первого насекомого, которое расселилось по всему свету благодаря деятельности человека. Выяснилось, что ключевую роль в его распространении сыграли испанские торговцы. Огненный муравейОб этом говорится в статье американских ученых...
Джонатан Гринберг из Калифорнийского университета в Дэвисе (США) и его коллеги бросили вызов широко распространённому представлению о том, что растения перебираются повыше в ответ на потепление климата. ФлораИсследователи обнаружили, что с…
Черепа древних млекопитающих продемонстрировали, что вскоре после гибели динозавров размеры тела животных стали быстро расти и увеличились в сотню раз. Некоторые из черепов древних млекопитающих, найденных в Корал-Блаффс в Колорадо / ©HHMI Tangled…
Некоторые виды динозавров вели ночной образ жизни. Американские ученые сделали такой вывод на основе изучения костной структуры глаза этих животных. Microraptor guiДоктор Ларс Шмиц (Lars Schmitz) и доктор Ресуке Мотани (Ryosuke…
Эволюционные биологи из Гарвардского университета (США), под руководством профессора Архата Абжанова (Arhat Abzhanov) и его студента Бхарта-Аньяна Бхуллара (Bhart-Anjan Bhullar) выделили два основных гена, отвечающие за формирование клюва у птиц,…
Ученые нашли еще одно доказательство теории теплокровности динозавров. Температура их тела достигала 36-38 градусов. Правда, возможно, теплокровность гигантских динозавров связана не с интенсивным обменом веществ, а всего лишь с размерами. Брахиозавр …
Французские ученые обнаружили вирус с самым большим из всех известных геномом. Его геном всего лишь в 2,3 тысячи раз меньше, чем у человека. Супервирус живет в пресной воде Рекорд побит MegavirusЖан-Мишель Клавери…
Муравьи быстро осваивают районы Земли, где прежде не обитали. Им невольно помогает человек: расширившееся в эпоху глобализации транспортное сообщение и международная торговля дают возможность насекомым преодолевать огромные расстояния. МуравьиК такому выводу…
Ученые сняли один из самых быстрых процессов в мире несекомых — прыжок блохи. На примере блох инженеры намерены научить прыгать роботов. Используя ускоренную видеосъемку, ученые из Кембриджского университета смогли запечатлеть то,…
В руки палеонтологов попал один из самых полных скелетов нелетающих хищных птиц, живших когда-то в Южной Америке. Анализ черепа птицы показал, что она переговаривалась со своими сородичами басом. Llallawavis scagliaiОб этом…