ИССЛЕДОВАНИЕ АСЕ: ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ УПРАЖНЕНИЙ ДЛЯ ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

 

03.12.2015Автор: kloder

Daniel J. Green

Перевод С. Струкова

Источник: www.ideafit.com

Эдгар, здоровый, мотивированный клиент, зашёл в ваш клуб и хочет работать с персональным тренером для  получения максимальных результатов в желаемые сроки. Последнее Руководство американского колледжа спортивной медицины(ACSM, 2014) предоставляет временные ориентиры, которые можно использовать для разработки каждой недели программы такого клиента:

Обновлено 03.12.2015 11:12

• 3 – 5 дней кардиореспираторных тренировок, в зависимости от интенсивности;
• 2 – 3 дня силовых тренировок;
• 2 – 3 дня тренировки гибкости;
• 2 – 3 дня нервно-моторных тренировок. 

Это добавляет от 9 до 14 элементов в неделю, что означает: Эдгару необходимо выполнить занятие, сочетающее 2 или более этих элементов, по крайней мере, несколько дней в неделю. Очевидный вопрос, который возникает при использовании рекомендаций, – порядок занятий для максимальной пользы от каждого компонента. Другими словами, в каком порядке Эдгару нужно выполнять компоненты тренировки для наиболее эффективного достижения своих целей? В последнем исследовании, организованном АСЕ, доктор Лэнс Даллек (Lance Dalleck) и команда исследователей из Университета штата Западного Колорадо, раскрывают предварительные данные для определения оптимальной последовательности кардио-респираторных, силовых, нервно-моторных упражнений и упражнений на гибкость.

ИССЛЕДОВАНИЕ

Группа из 24 здоровых мужчин и женщин в возрасте 18 – 39 лет набрана из университета и окружающего сообщества. Все испытуемые были активны, с опытом занятий всеми видами тренировки. Каждый участник эксперимента прошёл тестирование исходных показателей для разработки индивидуализированной программы тренировок и имел возможность опробовать упражнения, которые применялись в исследовании. 
Каждому испытуемому предлагалось выполнить 24 упражнения под непосредственным наблюдением члена исследовательской группы. Между тренировками предоставляли адекватное время для отдыха/восстановления, не менее 48 часов. Испытуемые выполнили 24 занятия, так как это минимальное количество, необходимое для всех возможных сочетаний упражнений:

• Кардио-респираторные, силовые, нервно-моторные, на гибкость;
• Кардио-респираторные, силовые, на гибкость, нервно-моторные;
• Кардио-респираторные, нервно-моторные, силовые, на гибкость;
• Кардио-респираторные, нервно-моторные, на гибкость, силовые;
• и так далее...

   
Кардио-респираторные упражнения

Кардио-респираторные упражнения – компонент исследования, включающий 30 минут упражнений на беговой дорожке. Испытуемые начали с пятиминутной разминки ~6 км/ч без наклона полотна. После разминки скорость дорожки постепенно увеличивалась в течение 5 минут, пока не достигалась умеренная реакция ЧСС (50 – 60% резерва ЧСС, которую определяли при исходном тестировании). Испытуемые поддерживали этот уровень нагрузки ещё 15 минут, затем проводили пятиминутную заминку со скоростью ~6 км/ч. ЧСС фиксировали в течение всего занятия с пятиминутными интервалами. Обобщённые средние значения ЧСС использовались при анализе данных. Аналогичные нагрузки на беговой дорожке использовались на всех занятиях.

Упражнения с отягощениями

Компонент упражнения с отягощениями включал 8 упражнений: жим лёжа, вертикальная тяга, разгибания предплечий на блоке, сгибания предплечий, приседания, подъёмы на носки, разгибания и сгибания голени (Рисунок 1). Испытуемые выполнили два подхода по 12 повторений каждого упражнения, составляющих 60% от их повторного максимума, который определили при исходном тестировании. Отдых между упражнениями составлял одну минуту, между подходами каждого упражнения – 2 минуты. По завершению компонента тренировка с отягощениями, испытуемых опрашивали с целью установить индекс воспринимаемой нагрузки (ИВН).

Рис 1. Упражнения, выполняемые в качестве компонента «упражнения с отягощениями».

Упражнения на гибкость

Компонент упражнения на гибкость состоял из 8 упражнений: растягивания ягодичных мышц лёжа, растягивания четырёхглавой мышцы стоя, растягивание сгибателей бедра, растягивания мышц задней поверхности бедра, лёжа, растягивания мышц голени стоя, растягивания грудных мышц, растягивания трёхглавой мышцы и плечевого пояса (Рисунок 2). Испытуемых проинструктировали растягивать мышцу до положения небольшого дискомфорта, удерживать его в течение 20 секунд и выполнять два подхода каждого упражнения, по одному на каждую сторону тела. В завершении компонента из растягивающих упражнений испытуемые трижды выполняли тест «сесть и дотянуться» с минутным отдыхом между попытками. Средние значения трёх попыток использовались при анализе данных. 

Рис 2. Упражнения, выполняемые в качестве компонента «упражнения на гибкость».

Нервно-моторные упражнения

Компонент нервно-моторные упражнения включал три различных упражнения: челночный бег 5-10-5, тест на ловкость «шестиугольник» и тестовое приседание на одной ноге (для оценки динамического равновесия) (Рисунок 3). Испытуемые выполняли каждое из трёх нервно-моторных упражнений с перерывом 90 секунд между упражнениями. Фиксировали средние значения двух попыток нервно-моторных упражнений.

Рис 3. Примеры диаграмм нервно-моторных  упражнений.

ИНТЕРПРЕТАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ

Согласно результатам исследования, для максимальной пользы от индивидуальной тренировки необходимо вначале выполнить кардио-респираторные упражнения, затем упражнения с отягощениями. При таком сочетании элементов следует выполнять упражнения на гибкость и нервно-моторные третьим и четвёртым компонентом, соответственно.

Кардио-респираторные упражнения нужно выполнять первыми, в связи с увеличением средней ЧСС, если их выполняли в занятии позже (Рисунок 4). Фактически, средняя ЧСС для испытуемых была на 12 уд/мин выше, если кардио выполнялось четвёртым компонентом последовательности, по сравнению с выполнением вначале. Важно отметить, что каждый испытуемый выполнял аналогичные кардио упражнения во всех 24 занятиях, поэтому увеличение ЧСС определённо было результатом изменения последовательности, а не различием между занятиями.

  
Рис 4. Реакция ЧСС на кардио-респираторные упражнения (А) и ИВН на силовые упражнения (В) в зависимости от последовательности выполнения. Колонки – средние значения; планки погрешностей – стандартные отклонения.

Несмотря на то, что многие клиенты зачастую говорят о цели для кардио увеличить ЧСС, в этом исследовании использовались занятия средней интенсивности. Различия в 12 ударов в минуту, как правило, переводят упражнение в категорию высокоинтенсивных, подразумевая значимые последствия для ваших клиентов. «Если клиент хочет провести занятие средней интенсивности», - говорит др. Даллек, - «из-за неправильной последовательности тренер может неосознанно выполнить с клиентом упражнения высокой интенсивности». По мнению др. Даллека, у слишком интенсивных упражнений могут быть разные последствия от увеличения отсева клиентов до увеличения риска сердечных приступов. Суть в том, что кардио в начале занятия обеспечивает выполнение упражнений с запланированной интенсивностью.

Интенсивность компонента «тренировка с отягощениями» измеряли при помощи ИВН. Хотя ИВН повышался, если силовую тренировку выполняли в занятии позже, различия были не настолько существенными, чтобы превысить выполнения кардио первым (см. Рисунок 4). Таким образом, планирование тренировки с отягощениями вторым компонентом сохраняет максимальную эффективность без ощущения клиентом чрезмерной нагрузки.

Обнаружено, что последовательность выполнения нервно-моторных упражнений и упражнений на гибкость оказывает минимальное воздействие на ответную физиологическую реакцию, поэтому их можно планировать, основываясь на предпочтениях клиента.

ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЛЯ СПЕЦИАЛИСТОВ ПО ФИТНЕСУ

Разумеется, последовательность упражнений оказывает существенное влияние на срочные физиологические и психологические реакции на тренировку, но редко результаты подобных исследований имеют законченный вид. Тем не менее, маловероятно, что все клиенты согласятся выполнять на каждой тренировке последовательность, описанную в статье. Но этот вид исследований способствует применению вами ACE Integrated Fitness Training® (ACE IFT®): модель для разработки персональных программ, при которой у вас есть дополнительные научно обоснованные объяснения тому, что вы предлагаете клиентам. Вы знаете не только то, что нужно делать клиенту для получения результатов, подобные исследования позволяют выйти на уровень «как и почему».

Главные научный сотрудник АСЕ, доктор Седрик Брайант (Cedric Bryant) считает, что такие исследования очень ценны для работы с клиентами и понимания желаемых целей и результатов. «Последовательность, определённая в исследовании, основывается исключительно на физиологических данных», - объясняет др. Брайант, - «... и специалисты по фитнесу знают, что хороший тренер выходит за рамки физиологии. Но тренеру необходимо знать, как повлияет последовательность на кардио-респираторную работоспособность, и учитывать этот эффект при разработке программы».

Доктор Даллек соглашается с тем, что результаты исследования не следует использовать, как аксиомы. «При целостном подходе к работе с клиентом, при разработке программы следует учитывать его потребности и цели». Например, если вы работаете с клиентом, желающим сделать акцент на тренировке равновесия, возможно, вы захотите включить этот элемент первым в последовательности упражнений, когда клиент наиболее внимателен и готов к работе. Также нужно помнить, что нет необходимости включать все четыре вида тренировки в каждое занятие. Так, тренировка с отягощениями может быть очень важна клиенту, желающему сконцентрироваться на увеличении силы, а другой клиент может захотеть увеличить продолжительность кардио в занятии по определённым дням.

Подводя итог, можно сказать, что исследование выявило оптимальную последовательность упражнения для максимальной физиологической реакции на тренировку, но ваша задача, как специалиста по фитнесу, при разработке действительно индивидуальной программы, принимать  во внимание потребности и цели клиента.

Источник:

American College of Sports Medicine (2014). ACMS’s Guidelines for Exercise Testing and Prescription (9th ed.). Philadelphia: Wolters Kluwer/Lippincott Williams & Wilkins.

ДЕЙСТВИТЕЛЬНО ЛИ МЫСЛИТЕЛЬНЫЙ ПРОЦЕСС СЖИГАЕТ БОЛЬШЕ КАЛОРИЙ?

 

 Автор: kloder

Ю. Нестерова

Источник: http://www.scientificamerican.com/article/thinking-hard-calories/

В отличие от физических упражнений, воркаут для головного мозга вряд ли требует повышенных затрат энергии. Однако уверенность в том, что наш мозг истощен активной работой, тем не менее, может вызвать чувство усталости.

Обновлено 12.11.2015 18:11

С октября по июнь они выползают из аудиторий, классов и физкультурных залов, их глаза щурятся от солнечного света, а пальцы нашаривают кнопку включения сотовых телефонов, молчавших на протяжении четырех часов подряд. Одни из них подносят руку ко лбу, словно пытаясь унять головную боль. Другие  замирают перед входом на стоянку, не в силах решить, куда им двигаться дальше. Они полностью истощены, но не из-за напряженной физической деятельности. Скорее всего, эти школьники только что сдали SAT (Scholastic Aptitude Test). «Я крепко заснула, как только вернулась домой», - рассказывает Ikra Ahmad, которая давала интервью для статьи про «SAT-похмелье», опубликованной в блоге The Local газеты New York Times.

Временное истощение умственной деятельности является реально существующим и распространенным явлением. Важно отметить, что оно отличается от синдрома хронической усталости, ассоциирующегося с регулярными нарушениями сна и некоторыми медицинскими расстройствами. Умственная усталость ощущается ежедневно, на подсознательном уровне. Естественно, что напряженная мыслительная деятельность и повышенная концентрация требуют больше энергии, чем обычная работа мозга. Так же, как энергичные физические упражнения приводят к утомлению наших тел, интеллектуальное напряжение должно опустошать разум.

Но по данным последних научных исследований, популярный взгляд на понятие умственного истощения является слишком упрощенным. Мозг постоянно поглощает энергию в огромных для органа такого размера количествах, независимо от того, берем ли мы интегралы или кликаем еженедельный топ-10 забавных фотографий котиков. И хотя активизация нейронов требует повышенного поступления крови, кислорода и глюкозы, локальные всплески потребления энергии - мелочь по сравнению с естественной прожорливостью самого мозга. То есть, в большинстве случаев короткие периоды дополнительных умственных усилий требуют лишь небольшого увеличения мощности головного мозга по сравнению с его обычным состоянием, не более того. Однако в большинстве лабораторных экспериментов состояние добровольцев не подвергалось оценке после многочасовых упражнений в умственной акробатике. Но что-то должно объяснять чувство умственного истощения, даже если физиология этого процесса отличается от механизма накопления физической усталости. Проще всего считать, что наши мозги расходуют так много сил, что этого достаточно, чтобы сделать нас вялыми.

МОЩНОСТЬ ГОЛОВНОГО МОЗГА

Несмотря на то, что вес головного мозга взрослого человека в среднем составляет около 1,4 кг, то есть только 2% от общей массы тела, на него приходится 20% от общего уровня метаболизма в состоянии покоя (RMR, resting metabolic rate), то есть от общего количества энергии, которое наше тело расходует за один очень «ленивый» день без особой активности. RMR варьируется от человека к человеку и зависит от возраста, пола, физических параметров и состояния здоровья. Предположим, что в среднем RMR составляет 1300 килокалорий, тогда мозг потребляет 260 килокалорий только для того, чтобы содержать себя. Это 10,8 килокалорий в час или 0,18 килокалорий в минуту. (Для сравнения см. таблицу Гарвардской медицинской школы по потреблению калорий во время разных видов деятельности). Минимальные математические расчеты позволяют преобразовать это число в меру мощности:

• Уровень метаболизма (RMR): 1300 килокалорий, или ккал, в виде питания
• 1300 ккал за 24 часа = 54,16 ккал в час = 15,04 кал в секунду
• 15,04 калорий в секунду = 69,23 Дж/сек = около 63 Ватт
• 20 процентов от 63 Ватт = 12,6 Ватт.

Таким образом, для работы типичного мозга взрослого человека требуется 12 Вт - это примерно пятая часть мощности, которая требуется для работы стандартной 60-ваттной лампочки. На фоне других органов мозг кажется прожорливым; но он удивительно эффективен по сравнению с созданными людьми электронными устройствами. IBM «Ватсон», суперкомпьютер, который выиграл телевикторину Jeopardy!, зависит от девяноста серверов IBM Power 750, каждый из которых потребляет около тысячи Вт.

Энергия подается в мозг по кровеносным сосудам в виде глюкозы, которая транспортируется через гематоэнцефалический барьер и используется для производства аденозинтрифосфата (АТФ), основной энергетической валюты внутри клеток, получаемой химическим путем. Эксперименты как на животных, так и на людях показали, что, когда активизируются нейроны в определенном участке головного мозга, местные капилляры расширяются, чтобы доставить туда больше, чем обычно, крови с дополнительной глюкозой и кислородом. Эта реакция делает возможной нейровизуализацию процесса: функциональная магнитно-резонансная томография (МРТ) основана на уникальных магнитных свойствах крови, текущей по сосудам по направлению к и от активированных нейронов. Исследования подтвердили, что расширившиеся кровеносные сосуды обеспечивают приток дополнительной глюкозы, которую жадно поглощают клетки мозга.

Следуя логике полученных выводов, ряд ученых выдвинул следующую теорию: если активизация нейронов требует дополнительного поступления глюкозы, то особенно сложные головоломки должны понижать уровень глюкозы в крови, а кроме того, продукты, богатые углеводами, должны повышать производительность решения таких задач. Однако, хотя немало исследований подтвердили данные предположения, в целом полученные результаты разнятся и в большинстве случаев изменения уровня глюкозы колеблются в диапазоне от незначительных до небольших. В исследовании Нортумбрийского университета, например, добровольцы, которые выполняли серию вербальных и числовых заданий показали большее падение уровня глюкозы в крови, чем люди, которые просто нажимали на клавиши. В том же исследовании сладкий напиток повышал производительность при выполнении одной из задач, но не влиял на остальные.

В Ливерпульском университете им. Джона Мурса добровольцы проходили два варианта теста Струпа (Stroop task), в котором требовалось определить цвет чернил отпечатанного на принтере слова, не читая само слово. В одном из вариантов цвет слова и его значение совпадали: «синий» было напечатано синими чернилами; в более сложном варианте предлагалось слово «синий», напечатанное зеленой или красной краской. У добровольцев, выполнявших более сложную задачу, уровень глюкозы в крови снижался сильнее, что было интерпретировано исследователями, в результате повышенных умственных усилий. Некоторые исследования показали, что люди, плохо решающие определенные задачи, прилагают больше умственных усилий и тратят больше глюкозы, а, с другой стороны, чем более вы профессиональны в данной области, тем более эффективен ваш мозг и тем меньше глюкозы ему требуется. Осложняет ситуацию то, что, по крайней мере, одно исследование утверждает, что, напротив, более «продвинутый» мозг требует больше энергии.

НЕ ПРОСТО УГЛЕВОДЫ

Неудовлетворительные и неоднозначные выводы исследований роли глюкозы подчеркивают, что потребление энергии в головном мозге - это не просто вопрос приложения умственных усилий, высасывающих из организма доступную энергию. Клод Мессье (Claude Messier) из Университета Оттавы проанализировал множество подобных исследований. Они не смогли убедить его в том, что выполнение какой-либо когнитивной задачи меняет уровень глюкозы в головном мозге или в крови.

Теоретически, да, решение более сложной умственной задачи требует большей энергии, так как при этом развивается большая нейронная активность, - объясняет он. - Но когда люди решают одну задачку, вы не увидите существенного увеличения потребления глюкозы на значимый процент от общего уровня. Базовый уровень сам по себе требует много энергии - даже в фазе медленного сна с минимальной мозговой деятельностью базовый уровень потребления глюкозы остается довольно высоким». Большинству органов не требуется много энергии для поддержания своего «домашнего хозяйства» в базовом состоянии. Но мозг должен поддерживать в активном состоянии определенные концентрации заряженных частиц для прохождения через мембраны миллиардов нейронов, даже когда они не находятся в возбужденном состоянии. А так как такая поддержка требуется постоянно и обходится мозгу дорого, у него, как правило, находится энергия, необходимая для выполнения небольших дополнительных работ.

Авторы других обзоров пришли к аналогичным выводам. Роберт Курцбан (Robert Kurzban) из Университета Пенсильвании указывает на исследования, демонстрирующие, что умеренные физические нагрузки улучшают способность людей к концентрации. В одном из исследований, например, дети, которые ходили в течение 20 минут на беговой дорожке, показали лучшие результаты в тесте на академическую успеваемость, чем дети, которые спокойно читали перед экзаменом. Если бы умственные усилия и способности напрямую зависели бы от уровня доступной глюкозы, то дети, которые активно двигались и при этом сожгли больше энергии, должны были бы показать худшие результаты, чем их сверстники, находившиеся в состоянии покоя.

Зависимость потребления энергии от степени сложности поставленных умственных задач «проявляется слабо и, видимо, зависит от индивидуальных различий в прилагаемых усилиях, степени вовлеченности и имеющихся ресурсов, которые могут быть связаны с такими переменными, как возраст, личные характеристики и обмен глюкозы», - пишет Ли Гибсон (Leigh Gibson) из Университета Роухэмптон в обзоре, посвященном углеводам и умственной деятельности.

И Гибсон, и Мессье приходят к выводу, что когда человек имеет проблемы с поддержанием уровня глюкозы в пределах нормы или ограничивает себя в еде на протяжении длительного времени (например, постится), сладкий напиток или пища могут улучшать производительность мозга при решении определенных задач на память. Но у большинства людей организм с легкостью предоставляет ту небольшую добавку глюкозы, в которой нуждается мозг в ходе приложения дополнительных умственных усилий.

ТЕЛО И РАЗУМ

Если сложные когнитивные задачи требуют лишь небольшого увеличения объемов топлива для мозга, чем его обычное состояние, то как объяснить ощущение умственного истощения после сдачи SAT или аналогичного изнурительного умственного марафона? Как вариант, поддержание непрерывного состояния сосредоточения или навигация в заданном интеллектуальном пространстве на протяжении нескольких часов действительно сжигает достаточно энергии, чтобы оставалось чувство опустошения. Однако исследователи не подтвердили данную версию, потому что просто не пробовали создавать достаточно жесткие условия для своих добровольцев. В большинстве экспериментов участники выполняют единственную задачу умеренной сложности, причем время выполнения редко превышает один-два часа. «Может быть, если мы загрузим их больше и заставим людей делать те вещи, которые у них плохо получаются, мы получим более точные результаты», - считает Мессье.

Не менее важным, чем продолжительность умственной нагрузки, является отношение человека к ней. Просмотр захватывающего биографического фильма с закрученным сюжетом активизирует множество различных участков головного мозга на добрых два часа, однако обычно зрители не выползают из кинотеатра с жалобами на умственное истощение. Некоторые люди регулярно сворачиваются клубочком с романом, написанным таким убористым шрифтом, что другие в отчаянии швырнули бы его через всю комнату. Заполнение сложного кроссворда или решение судоку воскресным утром обычно не убивает способность сосредотачиваться в течение всего остального дня - более того, некоторые утверждают, что это даже обостряет их ум. Короче говоря, в обычной жизни интеллектуальная активность доставляет людям наслаждение и бодрит, не заставляя их страдать от умственного истощения.

Похоже, что утомление с гораздо большей вероятностью наступает в результате продолжительного умственного усилия, которое мы прилагаем, не рассчитывая на удовольствие - например, обязательный SAT - особенно, если мы ожидаем, что испытание истощит наш мозг. Если мы думаем, что экзамен или задание будут трудными, так оно часто и случается. Исследования показали, что нечто подобное происходит, когда люди занимаются спортом: в значительной мере физическое истощение - в наших головах. В соответствующих исследованиях добровольцы, которые занимались на велотренажере после прохождения 90-минутного компьютерного теста на концентрацию внимания, бросали педали от истощения раньше, чем участники эксперимента, которые перед физическими нагрузками смотрели эмоционально нейтральные документальные фильмы. И хотя тесты на внимание потребляли не намного больше энергии, чем просмотр фильмов, добровольцы сообщали, что чувствуют себя менее энергичными. Это чувство было достаточно сильным, чтобы уменьшить их физическую работоспособность.

В конкретном случае с SAT есть кое-что, выходящее за пределы чистого умственного усилия и, вероятно, вносящее свой вклад в пост-экзаменационный ступор - стресс. В конце концов, мозг работает не в вакууме. Другие органы тоже сжигают энергию. Сдача экзамена, который определяет, где человек проведет следующие четыре года, сама по себе является достаточно нервирующим событием, чтобы запустить в кровь гормоны стресса, которые вызывают потливость, повышают частоту сердечных сокращений, заставляют вертеться и принимать неудобные позы. SAT и другие подобные испытания не только изнурительны психически - они также приводят к физическому истощению.

Согласно небольшому, но показательному исследованию, незначительные по уровню стресса интеллектуальные задачи тоже меняют наше эмоциональное состояние и поведение, даже если они практически не влияют на метаболизм головного мозга. Четырнадцать студенток Канадского колледжа во время подведения итогов пройденного теста или сидели без дела, или проходили серию компьютерных тестов на внимание и память - за 45 минут до пиршества в формате «шведский стол». Студенты, которые упражняли свой головной мозг, угостились на 200 килокалорий больше, чем студенты, которые перед этим расслаблялись. Уровень глюкозы в крови у проходивших тесты студентов также колебался больше, чем у студентов, которые сидели просто так - какую-либо последовательность колебаний выявить не удалось. Однако и уровень гормона стресса кортизола был значительно выше у студентов, чьи мозги были заняты, как и частота их сердечных сокращений, артериальное давление и самооценка уровня тревожности. Весьма вероятно, что эти студенты ели больше не потому, что их изнуренный мозг нуждался в дополнительном топливе; скорее, они просто заедали стресс едой.

Мессье предложил следующее объяснение повседневным приступам умственной усталости: «Моя основная гипотеза состоит в том, что головной мозг - это ленивый дурак, - говорит он. - Ему тяжело фокусироваться на чем-то одном на протяжении достаточно длительного времени. Возможно, что поддержание состояния концентрации приводит к определенным изменениям в головном мозге, которые заставляют его избегать подобных состояний. Это, может быть, своего рода, таймер, который говорит: “Ок, теперь ты это сделал”. Может быть, мозгу просто не нравится работать так тяжело и так долго».

Jabr F. Does Thinking Really Hard Burn More Calories? Scientific American. July 18, 2012. URL: http://www.scientificamerican.com/article/thinking-hard-calories/

10 миллионов лет употребления алкоголя

http://22century.ru/bio/9200

Приматы пристрастны к алкоголю уже десять миллионов лет.

Материальные свидетельства употребления человеком алкоголя относятся к периоду позднего неолита, вероятно, что тогда и развилась культура приготовления хмельных напитков. Но употребление алкоголя началось значительно раньше — наши предки-гоминиды поедали перезрелые забродившие фрукты уже 10 миллионов лет назад. Тогда это и привело к возникновению мутации, позволяющей нашему организму перерабатывать этанол. О генетической истории употребления спиртосодержащих продуктов рассказывает статья, опубликованная в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Некоторые специалисты видят причину возникновения алкозависимости у человека в том, что организм человека всё ещё не приспособился к этиловому спирту. Однако Мэтью Кэрригэн (Matthew A. Carrigan) из Колледжа Санта-Фе (Флорида) и его коллеги изучили генетическую историю того, как фермент алкогольдегидрогеназа IV (ADH4), который обеспечивает переработку этанола в пищеварительной системе, функционировал на протяжении 70 миллионов лет эволюции приматов. Все ферменты этого классакатализируют обратимую реакцию окисления первичных спиртов в альдегиды.

Анализ показал, что ADH4 включился у предков человека благодаря единственной генной мутации, произошедшей около десяти миллионов лет назад. Хронологически данная мутация совпадает с моментом перехода части гоминид от жизни на деревьях к существованию на поверхности земли. Тогда предки человека, шимпанзе и горилл начали поедать гниющие фрукты, валяющиеся на земле. В периоды нехватки пищи особи, способные переваривать такую еду, получили эволюционное преимущество и выжили.

Содержание этилового спирта в перезрелых тропических фруктах примерно такое же, как в тех дозах алкоголя, которые врачи считают безвредными. Кроме того, это не чистый алкоголь, а часть твёрдой пищи. Таким образом, приём алкоголя, к которому мы приспособлены в ходе эволюции, — употребление слабоалкогольных напитков во время еды. Крепкие же напитки, которые человечество научилось производить сравнительно недавно, являются непривычной и опасной формой алкоголя, к переработке которой человеческий организм пока не готов. 

Падаль, осока, древесная кора… Палеодиета как она есть. Часть III

http://22century.ru/docs/paleodiet_part3

Охота на мамонта. Источник: http://www.returnofkings.com/

В первой части статьи мы рассказали о методах, позволяющих исследовать рацион древнего человека. Во второй — о том, что же с помощью этих методов удалось узнать о меню различных гоминид от ардипитека до Homo erectus. В третьей, заключительной, части рассказ пойдёт о  неандертальцах и наших непосредственных предках — кроманьонцах, а так же будет сказана пара слов об алкоголе, угаре и чаде кутежа.

Неандертальцы

Уж кого-кого, а европейских неандертальцев слишком часто изображали (и продолжают изображать) исключительно плотоядными, специализированными сверх-хищниками, питавшимися мясом крупных млекопитающих — мамонтов, носорогов и т. д. В самом деле, если судить по находкам, из всего доступного охотничьего набора неандертальцы старались выбирать самую крупную дичь, причём такие их пристрастия не менялись на протяжении десятков тысячелетий.

У неандертальцев крайне редко встречается кариес: менее 1%, что значительно реже, чем у большинства человекообразных обезьян — пишет известный антрополог Мария Добровольская в своей книге «Человек и его пища». Это значит, что в пище неандертальцев было мало ферментированных углеводов. Вот уж хищники так хищники…

Как же расширились наши знания о неандертальцах благодаря применению высокотехнологичных методов?

В 2005—2008 годы исследователи взялись за изотопный анализ костей европейских неандертальцев. Процитирую Марию Добровольскую: «Первые же полученные данные указали на высокий трофический уровень, который занимали неандертальцы в своих экосистемах. Видом, наиболее близким к человеку по показателям накопления изотопов азота и углерода оказались гиены. При аналогичном исследовании, проведённом для неандертальцев из Виндии (Хорватия), наиболее близким видом стал волк. Для неандертальцев из Жонзака (Южная Франция) — пещерный медведь».

Тем не менее, исследователям были известны — крайне редкие! — находки, намекавшие, что неандертальцы вполне могли позволить себе отойти от строго мясной диеты. Это, например, остатки семян растений, использовавшихся в пищу, в пещере Амуд (Израиль). Чуть позже, в 2005 году, Эфраим Лев нашёл в пещере Кебара (в Израиле же) обугленные останки плодов бобовых и фисташковых. Судя по всему, весной, когда с дичью были проблемы, неандертальцы из Кебары восполняли дефицит питательных веществ с помощью бобов и орехов. А на нескольких неандертальских стоянках в Европе найдены камни, которые интерпретировались исследователями как тёрки, ступки и пестики — возможно, для измельчения семян?

Наконец, к делу подключился зубной камень. Несколько лет назад Аманда Хенри и её коллеги исследовали микроструктуру зубного камня, найденного на зубах неандертальцев из пещер Шанидар в Ираке и Спи в Бельгии.

Гранулы крахмала из Шанидар 3, в сравнении с варёными гранулами крахмала современных ячменя и пшеницы. А-Е: гранулы крахмала из Шанидар 3. F, H, I — варёные гранулы крахмала современного ячменя. G, J — варёные гранулы крахмала современной мягкой пшеницы. Источник: Amanda G. Henry et al., 2010.

В Шанидаре изучали зубы пожилого неандертальца Шанидар 3 — того самого, у которого копьём пробито ребро. Так вот, в его зубном камне обнаружились гранулы крахмала, по строению идентичные гранулам из современного ячменя. Сравнительный анализ показал, что 42% гранул по форме очень похожи на варёные в воде. Шанидарцы отваривали ячмень! Кроме того, в зубном камне шанидарских неандертальцев выявлены следы плодов финиковых пальм и бобовых.

Череп неандертальца Спи 1. Фото: We El. Источник: http://commons.wikimedia.org/

Что касается бельгийцев, то в зубном камне Спи 1 и Спи 2 нашли большое количество гранул крахмала, относящихся к корневищам водяных лилий (кувшинок). Представьте себе, что и тут раздались голоса скептиков — неандертальцы де пользовались зубами как инструментами (это факт!), а, следовательно, в рот к ним могли попадать растения. Эти-то растения и оставили следы в зубном камне.

В 2013 году опубликованы результаты исследования стоянки Абри ду Марас (Франция, 90 тысяч лет назад!). Изучая под мощным микроскопом поверхность местных орудий (с соблюдением всех осторожностей, дабы избежать современных загрязнений), исследователи разглядели споры шампиньонов, фрагменты волос кролика, птичьи перья и крошечные частички, похожие на рыбью чешую. Если всё это прилипло к орудиям не случайно, то неандертальцы предстают в новых амплуа грибников, охотников на кроликов и птиц, а также рыболовов.

Предположительно, фрагмент рыбьей чешуи на орудии из Абри ду Марас. Источник: Bruce L. Hardy et al., 2013

Последний гвоздь в гроб представлений о европейских неандертальцах как о принципиальных мясоедах был забит с помощью копролитов. 5 неандертальских какашек выкопали в Эль-Салте (Испания) — неандертальской стоянке, датированной возрастом от 61 до 45 тысяч лет. Убедившись сначала, что найдены действительно копролиты, а затем, что это копролиты именно человеческие, исследователи провели их тщательный химический анализ. Учёных интересовало содержание в образцах липидов — прежде всего, копростерина (в него в кишечнике млекопитающих превращается холестерин), и 5β-стигмастанола — это продукт распада фитостерола. Надеюсь, Вы уже догадались: где много копростерина — там мясо; где много 5β-стигмастанола — там растения.

Что же получилось? В четырёх из пяти образцов выявилось высокое содержание копростанола и его производных. В пятом образце копростанола (син. копростерина — прим. ред.) тоже много, но кроме того, он содержал заметное количество 5β-стигмастанола. А это — см. выше — однозначно связано с поеданием растительной пищи!

Микрофотография копролита из Эль-Салте в плоско поляризованном свете (вверху). Образец бледно-коричневого цвета, характерной для копролита структуры. Видны включения, вероятно яйца паразитов или споры. Внизу: образец, освещённый синим светом, флюоресцирует. Источник: Ainara Sistiaga et al, 2014.

Кроманьонцы

Поговорим, наконец, о наших непосредственных предках — древних Homo sapiens, появившихся в Африке в то время, когда ранние неандертальцы осваивали евразийские просторы. Сильно ли рацион африканцев отличался от их северных сородичей (с поправкой на климат)? Состав «кухонных отбросов» с южноафриканских стоянок Клазиес Ривер (100—120 тыс. лет) и Бордер Кейв (130 тыс. лет) свидетельствует об очень разнообразном охотничьем меню — с останками антилоп тут соседствуют кости дельфинов, раковины моллюсков и другие ресурсы, которыми была богата прибрежная территория. Уже это позволяет сказать, что у древних сапиенсов не было столь явных охотничьих предпочтений, какие мы видим у неандертальцев. «Под настроение», они употребляли в пищу и наземные, и морские ресурсы.

Череп Бордер Кейв 1. Источник: http://www.modernhumanorigins.net/bordercave1.html.

Изучение других стоянок, в том числе кроманьонских памятников Европы, показало, что наши предки и в более поздние времена старались максимально разнообразить свой рацион, избегая специализаций.

Об этом говорит и археология, и изотопный анализ. По данным, приводим Марией Добровольской, содержание стабильных изотопов 13С и 15N в останках европейцев верхнего палеолита говорит о широком диапазоне животных, употребляемых в пищу, в том числе водных! Например, у человека из Костёнок (Воронежская обл.) примерно 50% животной пищи приходилось на рыбу и на водоплавающих птиц. Для обитателей другой знаменитой российской стоянки Сунгирь, на основании микроэлементного анализа, также предполагается значительная доля водных ресурсов — хотя, конечно, мясо наземных позвоночных преобладало. Ряд данных по памятникам Западной и Восточной Европы приводит к мысли, что кроманьонцы как охотники были менее привередливы, чем неандертальцы, и довольствовались любой доступной добычей, будь то мамонт, тюлень или лосось.

О растительном компоненте кроманьонского меню известно, к сожалению, чуть ли не меньше, чем про аналогичную часть рациона неандертальцев — однако здравый смысл подсказывает, что редкий человек разумный (если он разумный) при случае отказался бы от вкусных ягод или питательных бобов. Косвенное подтверждение этому — факт, что на скелетах европейских кроманьонцев мы не видим следов нехватки витамина C (по-простому такое заболевание называется «цинга»). Откуда получать витамин C, как не из растений?

Homo sapiens sapiens. Сунгирь 1. Россия, Владимир. Реконструкция выполнена Романом Евсеевым для портала АНТРОПОГЕНЕЗ.РУ

Рацион кроманьонцев и, тем более, их потомков из мезолита, неолита и т. д. — необъятная тема, а мой обзор подходит к концу. Однако в начале статьи я обещал дойти до бокала каберне… Ok, на закуску — о такой специфической части нашего рациона, как спиртные напитки.

Недавно специалисты решили выяснить, когда наши предки научились усваивать пищевой этанол (то бишь — алкоголь)? С этой целью методами палеогенетики восстановили эволюцию фермента алкогольдегидрогеназы Класса IV — ADH4 (это первый пищеварительный фермент, с которым встречается этанол в нашем организме. Именно окисление алкоголя с помощью ADH4 является начальным этапом его усвоения).

Сравнивая генетические последовательности, кодирующие ADH4 у современных обезьян, исследователи реконструировали предковые варианты генов. Фактически, было построено эволюционное дерево, охватывающее весь отряд приматов, на глубину в 70 млн. лет. Затем по полученным последовательностям учёные синтезировали соответствующие протеины и изучили их свойства. Оказалось, что почти все полученные ADH4 ферменты не взаимодействуют с этанолом! Большинство современных и вымерших приматов явно были трезвенниками.

Последний общий предок человека и орангутана (который жил, по оценкам генетиков, не менее 13 миллионов лет назад), на дух не переносил этанол. Однако после отделения орангутана от линии, ведущей к человеку, ситуация резко изменилась. У общего предка горилл, шимпанзе и человека фермент изменился так, что стал способен окислять этанол в 40 раз лучше.

Дерево эволюции фермента ADH4. Красным выделены ветви, в которых произошло увеличение активности фермента по отношению к этанолу. Источник: Matthew A. Carrigan et al., 2014

Этого вполне достаточно, чтобы усваивать алкоголь в тех количествах, в которых он содержится в перебродивших фруктах. Точно так же работает этот фермент у современных горилл, шимпанзе и у человека. Резкое увеличение каталитической активности ADH4 произошло в результате единственной мутации.

Предполагается такой сценарий. Как вы помните, как раз примерно 10—12 млн. лет назад климатический сдвиг привёл в Восточной Африке к сокращению лесов. Часть древних гоминоидов вынуждены были перейти в новую экологическую нишу — так сказать, спустилась с деревьев на грешную землю,… где валялось множество подгнивших плодов. Так что мутация, позволяющая усваивать этанол, оказалась как нельзя кстати… И лишь через миллионы лет, когда появились напитки с высоким содержанием алкоголя, способность гоминид усваивать этанол нам «аукнулась».

Сторонники модной сейчас палеодиеты призывают питаться продуктами, подходящими человеку «на генетическом уровне»: дабы жить долго и счастливо, рацион должен быть «естественным», как у древних… Что ж, мой обзор к вашим услугам. Выбирайте, что естественно для вас.

ЛИТЕРАТУРА  

1. Добровольская М. В. 2005. Человек и его пища. М. Научный Мир, 367 с.
2. Добровольская М. В. Традиции питания палеолитического населения Европы: неандертальцы и представители анатомически современного человека http://antropogenez.ru/article/82/
3. Соколов А. Б. Рацион ранних гоминид: 2 глобальных сдвига http://antropogenez.ru/single-news/article/316/
4. Соколов А. Б. Что же всё-таки ели наши далёкие предки? http://antropogenez.ru/single-news/article/138/
5. Боринская С. А. Гены и традиции питания // Этнографическое обозрение (2009) № 3, 117-137. 
6. Balter Vincent et al. Evidence for dietary change but not landscape use in South African early hominins. Nature, published online 08 August 2012  http://www.nature.com.sci-hub.org/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature11349.html
7. Bunn Henry, Travis Pickering, Manuel Domínguez-Rodrigo. Bovid mortality profiles and early hominin meat-foraging capabilities at Olduvai Gorge, Tanzania // Abstracts European Society for the study of Human Evolution.Bordeaux, September 2012.
8. Carrigana Matthew A. et al. Hominids adapted to metabolize ethanol long before human-directed fermentation // PNAS December 1, 2014 http://www.pnas.org/content/early/2014/11/26/1404167111
9. Cerling T.E., et al. (2013) Stable isotope-based diet reconstructions of Turkana Basin hominins. Proc Natl Acad SciUSA, 10.1073/pnas.1222568110.  http://www.pnas.org/content/early/2013/05/31/1222568110.abstract.html?etoc
10. Cerling Thure E. et al. Diet of Paranthropus boisei in the early Pleistocene of East Africa. Proceedings of the National Academy of Sciences. May 2, 2011 http://www.pnas.org/content/early/2011/04/27/1104627108
11. Hardy Bruce L. et al. Impossible Neanderthals? Making string, throwing projectiles and catching small game during Marine Isotope Stage 4 (Abri du Maras, France) // Quaternary Science Reviews 82 (2013) 23—40 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0277379113003788
12. Hardy Karen, Anita Radini, Stephen Buckley, Rachel Sarig, Les Copeland, Avi Gopher, Ran Barkai. Dental calculus reveals potential respiratory irritants and ingestion of essential plant-based nutrients at Lower Palaeolithic Qesem Cave Israel // Quaternary International (2015) 1—7 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1040618215004553
13. Henry Amanda G. et al. The diet of Australopithecus sediba // Nature, Published online 27 June 2012. http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature11185.html
14. Henry Amanda G., Alison S. Brooks, and Dolores R. Piperno. Microfossils in calculus demonstrate consumption of plants and cooked foods in Neanderthal diets (Shanidar III, Iraq; Spy I and II, Belgium). Proceedings of the National Academy of Sciences. December 27, 2010. http://www.pnas.org/content/early/2010/12/17/1016868108
15. Lee-Thorp Julia et al. Isotopic evidence for an early shift to C4 resources by Pliocene hominins in Chad // PNAS. Published online before print. November 12, 2012. http://www.pnas.org.sci-hub.org/content/early/2012/11/07/1204209109.full.pdf+html
16. Sistiaga Ainara, Carolina Mallol, Bertila Galvan, Roger Everett Summons. The Neanderthal Meal: A New Perspective Using Faecal Biomarkers // PLOS One. Published: June 25, 2014DOI: 10.1371/journal.pone.0101045 http://www.plosone.org/article/info%3Adoi/10.1371/journal.pone.0101045
17. Sponheimer M., et al. (2013) Isotopic evidence of early hominin diets. Proc Natl Acad Sci USA, 10.1073/pnas.1222579110. http://www.pnas.org/content/early/2013/05/31/1222579110.abstract.html?etoc
18. Ungar Peter S., Matt Sponheimer. The Diets of Early Hominins. Science 14 October 2011: Vol. 334 no. 6053 pp. 190-193
19. Wynn J.G., et al. (2013) Diet of Australopithecus afarensis from the Pliocene Hadar Formation, Ethiopia. Proc Natl Acad SciUSA, 10.1073/pnas.1222559110. http://www.pnas.org/content/early/2013/05/31/1222559110.abstract.html?etoc

Падаль, осока, древесная кора… Палеодиета как она есть. Часть II

http://22century.ru/docs/paleodiet_part2

Парантроп Бойса за завтраком. Или обедом. Или полдничать изволил. (См. раздел «Массивные австралопитеки» на сайте «АНТРОПОГЕНЕЗ.РУ»). Реконструкция Романа Евсеева.

В первой части статьи мы рассказали о методах, позволяющих исследовать рацион древнего человека. Их довольно много, хотя каждый имеет свои ограничения и недостатки. Во второй части мы расскажем, что же с помощью этих методов удалось узнать о меню различных гоминид от ардипитека до Homo erectus.

Наш кулинарный обзор открывают древнейшие прямоходящие, появившиеся более 7 млн лет назад, ведущие ещё полудревесный образ жизни и населявшие африканские редколесья. У этих существ  — таких, как сахелантроп или ардипитек — коренные зубы меньше и эмаль тоньше, чем у более поздних австралопитеков. В этом отношении первые представители семейства гоминид похожи на шимпанзе. Поэтому вполне логично предполагать, что и рацион их был похож на «шимпанзиный», то есть состоял главным образом из фруктов, молодой листвы и т. п. мягкой растительной пищи. Современные методы эту гипотезу подтверждают.

Анализ содержания в зубах ардипитека стабильных изотопов углерода действительно рисует картину, напоминающую современных человекообразных обезьян: более 90% пищевых ресурсов ардипитек «срывал с дерева», то есть получал от древесных растений.

Непосредственный потомок Арди — анамский австралопитек около 4-х миллионов лет назад, согласно тому же изотопному анализу, мало отличался от своего предка; его рацион почти полностью состоял из ресурсов леса.

Характер микроизноса зубов анамцев свидетельствует о мягкой пище — вероятно, это были какие-то плоды и побеги.

Австралопитек анамский (лат. Australopithecus anamensis). Реконструкция Олега Осипова.

Австралопитеки грацильные

Но вот на сцену выходят более продвинутые потомки ранних гоминид, перешедшие к жизни в саваннах и, судя по их анатомии, уже полностью, без оговорок, прямоходящие. По идее, здесь мы должны увидеть существенные отличия от нынешних обезьян — обитателей лесов. Отрадно, что так и получается.

Уже первый изотопный анализ останков южноафриканских австралопитеков в конце XX века показал, что эти гоминиды по своему пищевому поведению не походили на современных человекообразных. Австралопитеки Южной Африки употребляли в пищу не только древесную листву и плоды, но и значительное количество ресурсов саванны (вероятно, траву и осоку). Этого никогда не делают нынешние шимпанзе, даже живущие на границе леса и саванны!

Аналогичные результаты дало исследование 20 зубов афарских австралопитеков из Эфиопии, возрастом от 3,4 до 2,9 миллионов лет назад. В рационе афаренсисов также заметную роль играли растения саванн (в среднем 22%, но с разбросом от 0 до 69%). Судя по всему, афарцы подстраивали свои пищевые пристрастия под условия среды. Пища австралопитеков могла включать — в зависимости от сезона — семена, корневища, клубни, а возможно, термитов, небольших животных и даже свежую падаль.

Значения δ13C для гоминид из Южной Африки (черные треугольники), Восточной Африки (лиловые кружки), Центральной Африки (синие кружки). Источник: Matt Sponheimer et al., 2013.

Исследователи, кроме того, провели тест на содержание в эмали зубов австралопитеков изотопов кислорода (это позволяет выяснить водозависимость животных). По данному тесту получается, что афарские австралопитеки не столь водолюбивы, как бегемоты, но всё же больше нуждаются в воде, чем «малопьющие» жирафы.

Ещё один австралопитек — бахр-эль-газальский (лат. Australopithecus bahrelghazali), живший на территории республики Чад — ушёл от леса ещё дальше. В его рационе саванные растения занимали до 80% — больше, чем даже у павианов, и примерно столько же, сколько у лошадей или слонов.

Удивительно! Ведь у австралопитеков не было ни мощных жевательных зубов, ни, вероятно, соответствующей пищеварительной системы. Какие части растений подошли бы для них? Среди современных приматов приходят на ум всё те же павианы, поедающие семена, корневища, клубни и луковицы.

Напоминаем, что по содержанию изотопов углерода мы не сможем отличить растительноядных животных от мясоедов. Тут на помощь приходят стронций, кальций и барий. Оказалось, что у южноафриканских австралопитеков высока, так сказать, «внутри-зубная» изменчивость соотношений Sr/Ca и Ba/Ca. О чем это говорит? Потребление однородной пищи не дало бы такой картины! Гораздо вероятней, что пища этих австралопитеков представляла собой комбинацию двух разнородных компонентов (воображение рисует бутерброд с колбасой…). Сочетание листьев и плодов, в которых много стронция и мало бария, и мяса, в котором мало и того и другого, как раз может дать наблюдаемый эффект. Возможно, в зависимости от сезона, когда тот или иной ресурс скудел, австралопитеки переходили с растительной пищи на мясную и обратно.

Правда, пока что нельзя сказать, какой из ресурсов — мясо или растения — был основным, а на какой австралопитеки переходили по необходимости, «с голодухи».

Совершенно особняком стоит поздний австралопитек седиба (лат. Australopithecus sediba), чьи останки найдены в южноафриканской пещере Малапа. По данным изотопного анализа, рацион седибы практически полностью состоял из ресурсов леса! А микроизнос зубной эмали характеризует седиб как любителей что-нибудь «погрызть», чем они также резко отличаются от других австралопитеков. Но главный сюрприз преподнесло изучение зубного камня седибы — что стало возможным благодаря исключительной сохранности зубов. Палеоантрополог Аманда Хенри извлекла из зубного камня седиб 38 фитолитов, относящихся к древесным растениям, причём их источник — не только листва и фрукты, но также кора или древесина. Ничего себе! Тяжело жилось бедному седибе, если он не брезговал древесной корой…

Зубы австралопитека седибы. Виден зубной камень. Источник: http://news.sciencemag.org/.

Массивные австралопитеки

Нельзя обойти вниманием ещё одну удивительную группу гоминид — массивных австралопитеков, или парантропов. Эти существа, возникшие в Африке примерно 2,5 млн. лет назад «на базе грацильных австралопитеков», более миллиона лет составляли конкуренцию древнейшим людям, причём поначалу очень успешно — судя по тому, что их останков в Африке найдено больше, чем ранних Homo, наших прямых предков. Визитная карточка парантропов — мощные челюсти с огромными жевательными зубами, словно созданные для пережёвывания большого количества растительной пищи. А что оставалось делать гоминидам, вставшим на путь вегетарианства, в засушливой саванне? Выжимать максимум из скудной растительности. Жевать, жевать и жевать. По крайней мере, это очевидно следовало из строения их жевательного аппарата. Череп восточноафриканского парантропа Бойса даже прозвали «Щелкунчиком» — его челюсти и зубы, покрытые толстым слоем эмали, идеальны для перемалывания семян, орехов и другой грубой пищи… А что скажет современная наука?

Слева — череп Paranthropus boisei (OH 5, «Щелкунчик»), справа — для сравнения, череп Australopithecus africanus (Sts 5). Палеонтологический музей, Москва. Фото — А. Соколов.

Согласно изотопному анализу, уже у раннего парантропа эфиопского более 50% пищи составляли ресурсы саванн. Его потомок — парантроп Бойса — практически целиком перешёл на саванные растения — траву или осоку, хотя нельзя исключить и пищу животного происхождения — например, термитов.

Парадоксально, но для южноафриканского парантропа робустуса картина получилась иная — этого товарища явно тянуло в лес, а трава составляла не более 30% его рациона. Конечно, травянистые растения — это не только стебли, но и семена. Может быть, наши парантропы питались семенами? Ведь и мы сами регулярно употребляем семена в пищу (в том числе, пошутил антрополог Джон Хоукс (John Hawks) в своём блоге, «в форме пива»).

Можно предположить, что сходный жевательный аппарат парантропов мог сложиться в условиях разной диеты, и для разных целей:

• у парантропов робустусов — чтобы дробить орехи, семена, клубни;
• у парантропов Бойса — чтобы долго и задумчиво пережёвывать осоку вблизи водоёмов…

Слева — верхняя челюсть парантропа Бойса, справа — для сравнения, верхняя челюсть современного человека. Источник: Melissa Lutz Blouin (University of Arkansas). http://www.newscientist.com/.

Древнейшие Homo

Зубы и челюсти первых людей — ранних Homo — меньше, зубная эмаль тоньше, череп в целом легче, чем у австралопитеков. Увеличившийся мозг хабилисов указывает на употребление высококалорийной пищи — ведь мозгу нужна энергия… Использование орудий позволяло древнейшим представителям человеческого рода добывать широкий диапазон пищевых ресурсов (в том числе, конечно, мясо). Диета ранних Homo должна, по идее, стать более разнообразной, так сказать, «генерализованной».

На стоянках ранних людей впервые появляются в заметном количестве кости животных со следами разделки (подобные находки есть и для австралопитеков, но их мало и они сомнительны). Таким образом, бесспорно появление в рационе Homo животных ресурсов. Много лет ведётся диспут: как добывалось это мясо? Хабилисы могли либо активно охотиться, конкурируя при этом с другими хищниками саванны, либо играть скромную роль дневного падальщика, подбирая объедки со стола хищных животных или даже отбирая у них добычу. Сторонники падальщической версии указывали на то, что набор орудий первых людей для охоты не годится. Чоппером можно, пожалуй, раздробить кость или рассечь шкуру, но как такой штукой поразить быстроногую антилопу? А сам хабилис, коротконогий и тщедушный — разве конкурент грозным саблезубым кошкам, царившим в саванне? Кроме того, найденные на стоянках кости животных, пусть и с отметинами от орудий, были погрызены кем-то хищным, и в ряде случаев следы орудий появились явно после того, как кости кто-то грыз.

Ряд недавних работ позволил отчасти восстановить репутацию ранних Homo, вернув им звание охотников. Анализируя состав костных останков — видовую принадлежность добычи, её пол и возраст, специалисты сравнивали полученную информацию со сведениями о современных хищных животных. Проведя подобные сравнения для находок в знаменитом Олдувайском ущелье, учёные пришли к выводу, что полученная картина на результат подбирания объедков за львами и леопардами не похожа. Скорее, всё-таки, напоминает охоту, причём охоту из засады (логично: вряд ли хабилисы были хорошими бегунами!). Ранние люди, вероятно, сидели на деревьях в ожидании, пока стадо антилоп или газелей не пройдёт под ними, и тогда «поражали добычу в упор».

Костные фрагменты из Канжеры Южной (Кения, 2 млн лет назад), со следами каменных орудий. Источник: Joseph V. Ferraro et al. Earliest Archaeological Evidence of Persistent Hominin Carnivory // PLoS ONE April 25, 2013.

А что у хабилисов с изотопами? У ранних Homo района озера Туркана (Кения) ресурсы саванны составляли 35% рациона — не намного больше, чем у австралопитеков, но заметно меньше, чем у парантропов этого региона.

Значения Ba/Ca ранних Homo значительно ниже, чем у австралопитеков и парантропов. По этим цифрам, если сопоставлять с другими группами животных, ранние Homo неотличимы от хищников… Всё сходится! Портрет первого человека-хищника заиграл новыми красками.

Значения δ13C (вертикальная ось) в зависимости от времени (горизонтальная ось, миллионы лет) для ранних гоминид. Источник: Matt Sponheimer et al., 2013.

Человек прямоходящий и человек гейдельбергский

А вот и знаменитый питекантроп, Homo erectus. С появлением этих прогрессивных, рослых и длинноногих гоминид происходит заметный технологический рывок: на смену бесформенным чопперам приходят аккуратные симметричные рубила. Полтора миллиона лет назад ашельская культура распространяется по всей Африке, а люди активно расселяются за её пределы. Бесспорных свидетельств охоты становится больше. Судя по обилию костей животных на стоянках Homo erectus и особенно его прямого потомка — гейдельбергского человека, можно было бы подумать, что мясо ели на завтрак, на обед и на ужин.

В Олдувае найден целый скелет слона, которого, вероятно, загнали в болото, там забили и съели. В Германии, на знаменитом памятнике Шёнинген, прославившемся находкой древнейших деревянных копий, мощная свалка лошадиных костей наводит на мысль о жуткой лошадиной резне, случившейся 400 тысяч лет назад: кто-то методично выбил целый табун.

Кстати, далеко не на всех стоянках гейдельбергских людей, даже тех, что были обитаемы в течение тысячелетий, обнаружены следы огня. Получается, что мясо поедалось в сыром виде…

Деревянные копья из Шёнингена. Источник: Philipp Roskoschinski. Keule, Speer und Schwert aus Holz — Hölzerne Waffen oder Hölzer in Waffengestalt. http://www.aab-archaeologie.de/.

Однако не вводит ли тут археология нас в заблуждение? Реконструируя рацион на основании находок костей животных, мы совершенно ничего не знаем про его растительную часть: объедки такого рода практически не сохраняются, помните? То есть находки есть, но они единичны: это, например, фоссилизированные остатки семян и орехов на памятнике Гешер Бенот Яаков (Израиль, 780 тыс. лет назад).

Согласитесь, странно было бы, если бы обитатели тропических широт, окружённые богатой растительностью, игнорировали растения хотя бы в качестве дополнительного источника пищи, полагаясь только на свои охотничьи способности.

Только что новая информация на этот счёт была получена ещё с одного израильского памятника — пещеры Кесем, и всё благодаря зубному камню. В 2010 году мир облетела весть о находке в Кесеме серии зубов гоминид, предположительно, предковых для ближневосточных ранних сапиенсов, возрастом около 400-300 тысяч лет. Стоянка в этой пещере была капитальной: крупный очаг в центре; обожжённые кости животных, много орудий. Новые данные связаны с изучением зубного камня людей Кесема, химический анализ которого выявил следы растительных жиров, содержащихся в семенах. Кроме того, в зубном камне обнаружены гранулы крахмала, а также пыльца, грибные споры, частицы древесного угля и даже крошечная чешуйка крыла бабочки (!). Понятно, что споры, сажа и т. п. микрообъекты, летающие в воздухе пещеры, могли попасть в ротовую полость при дыхании. А вот растительные жиры и крахмал — явно от растений, которые поедались кесемцами, видимо, в значительном количестве (подозреваются фисташки, семена льна или, более вероятно, сосны).

Зуб из пещеры Кесем. Источник: Israel Hershkovitz et al. (AJPhA).

Остаётся добавить, что характер износа зубной эмали у Homo erectus варьирует в существенно более широких пределах, чем у их предшественников — хабилисов. Это говорит о бо́льшем разнообразии рациона, включавшего и довольно твёрдые, и вязкие продукты. По данным с таких европейских памятников нижнего палеолита, как Араго и Сима де лос Уэсос, в меню людей этой эпохи, помимо мяса, могли входить и семена, и орехи, и клубни.