Джереми Тейлор - Здоровье по Дарвину: Почему мы болеем и как это связано с эволюцией
Эта революционная гипотеза о происхождении бипедии у человека в последнее время приобретает все бóльшую поддержку в результате кардинального пересмотра вероятного времени эволюционного расхождения человека и шимпанзе. До 2013 года считалось, что это произошло около 4–6 миллионов лет назад, что, принимая во внимание открытие Арди, означает, что гоминины (подсемейство приматов, к которому относятся предшественники человека) должны были перейти к прямохождению с молниеносной скоростью. Теперь ученые рекалибруют молекулярные часы, по которым они датируют эволюционные события. Опираясь на новые предположения о продолжительности жизни одного поколения наших далеких предков и о количестве новых мутаций, которые могут быть привнесены с каждым поколением, исследователи отодвинули дату расхождения человека и шимпанзе примерно до 7,5 миллиона лет назад – и это по самым консервативным оценкам. Эта новая дата немедленно включила древних двуногих, таких как сахелантропы и оррорины, в человеческое семейное древо, а шимпанзе и горилл лишило статуса наших прямых предков, сделав их боковой ветвью, которая пошла по собственному пути развития намного раньше, чем мы считали.
Хотя локомоция австралопитеков не была такой же энергетически экономичной, как наша, при ходьбе на двух ногах они тратили гораздо меньше энергии, чем шимпанзе. Майкл Сокол, Дэвид Рейчлен и Герман Понтцер провели расчеты и показали, что из-за коротких задних конечностей при передвижении на двух ногах шимпанзе вынуждены тратить гораздо больше сил на отталкивание от земли. Это приводит к высоким энергетическим затратам. Кроме того, из-за согнутых тазобедренных и коленных суставов центр тяжести их тела находится впереди тазобедренных суставов, что требует значительных усилий мышц-разгибателей для поддержания равновесия. Такое согнутое положение также означает, что они используют гораздо больше мышечной силы в области колена. Все это делает любой способ передвижения для шимпанзе, будь то на двух или четырех конечностях, гораздо более энергозатратным, чем для людей – общие затраты на локомоцию у современного человека на 75 процентов ниже, чем у шимпанзе. Этот вывод предполагает, что ранние гоминины могли получать выигрыш в энергии благодаря небольшому увеличению длины ноги или разгибания бедра, что обеспечивало им преимущество в процессе естественного отбора. Возможно, это позволяло им лучше находить пищу в условиях ее нехватки.
Дон Джохансон считает, что это заложило основу для постепенного перемещения наших предков с деревьев на землю:
Я считаю, что наши предки, еще до Люси, начали осваивать прямохождение под покровом леса, в привычной для них среде, где они сталкивались с меньшим числом опасностей. Приобретенный навык прямохождения преадаптировал их для жизни в саванне, куда они и принялись постепенно переселяться, расширяя свою территорию обитания. На открытых пространствах саванны бипедия обеспечила нам множество важных для выживания преимуществ: руки были свободны, чтобы изготавливать и использовать орудия труда, они могли проходить пешком большие расстояния, собирать и переносить еду, осматривать окрестности, возвышаясь над травой, и т. д. Прямохождение было ключевой поведенческой инновацией, которая открыла путь для дальнейшей эволюции, даже несмотря на то, что этот навык далек от совершенства. Современные люди по-прежнему страдают от плоскостопия, грыж, болей в спине и других негативных побочных эффектов прямохождения. Но именно этот шаг в далеком прошлом поставил нас на путь, который впоследствии привел к появлению и развитию орудий труда, увеличению размеров головного мозга и развитию интеллекта – всему тому, что сделало нас доминирующим видом на нашей планете.
Так что же представляет собой наш позвоночник? Действительно ли это, как утверждают некоторые эволюционисты, переделанная наспех, несовершенная конструкция, предназначенная служить главной цели – освободить наши руки? Обсуждение этого вопроса со многими хирургами-ортопедами и специалистами по сравнительной анатомии убедило меня в том, что здесь требуется более тонкий подход и что человеческий позвоночник был (во многом беспочвенно) оклеветан антропологами-эволюционистами. Возьмем, например, боли в пояснице. Джон О'Дауд, консультирующий хирург-ортопед в Лондонской больнице святого Томаса и всемирно известный эксперт в области заболеваний позвоночника, не оспаривает тот факт, что боли в пояснице являются поистине эпидемией мирового масштаба, но объясняет, в чем заключается сложность ситуации с медицинской точки зрения. Проблема в том, что повреждения позвоночника могут не сопровождаться болями в пояснице, и наоборот, боли в пояснице могут не сопровождаться явными признаками патологии. Многие исследования показывают, что боли в пояснице одинаково часто встречаются у людей как с нормальным, так и с больным позвоночником. Источник боли может находиться в какой-нибудь мышце или связке, которую трудно увидеть при помощи МРТ или других методов диагностики, или, как отмечает О'Дауд, за боль может нести ответственность не столько спина, сколько мозг. Хотя настоящие психосоматические боли в спине – явление редкое, психологический фактор тоже может играть свою роль. Представьте, что вы живете с партнером, который вынужден заботиться о вас из года в год, потому что у вас больная спина. Однажды вы идете к врачу, и он говорит вам, у вас нет никаких патологий в спине. Ваши отношения с партнером будут поставлены под угрозу. Точно так же люди «знают», что покажет сканирование их позвоночника еще до того, как они его сделают, потому что им известно, что они должны увидеть, чтобы обосновать свои боли в спине. Худшая вещь для этих людей – увидеть, что их спина совершенно нормальна!
Возможно, вы думаете, что Розалинда Мичел, чей позвоночник полностью соскользнул с крестца в возрасте двенадцати лет, прожила короткую и полную физических страданий жизнь после примитивной, по современным меркам, операции, намертво прикрепившей ее нижний поясничный позвонок к основанию крестца? Вовсе нет. Этот хирургический «ремонт» продлил ей жизнь более чем на полвека, никак не повлияв ни на ее профессиональную карьеру, ни на ее способность иметь детей. Наличие у людей крестца с вентрально направленной верхушкой всегда создавало проблемы для женщин, поскольку это сужает родовые пути. Сращенный с позвонком крестец Розалинды сделал ее родовые пути еще более извилистыми и узкими. «Тем не менее я родила двоих детей, – говорит она. – В обоих случаях мне говорили, что требуется кесарево сечение, но они оба как-то сумели пройти этот крутой поворот!»
Проблемы начались, когда Розалинде было уже далеко за шестьдесят. Поскольку в результате операции вместо поясничного лордоза у нее образовался поясничный кифоз, постепенно она стала все сильнее наклоняться, сгибаясь в пояснице, из-за чего ей приходилось вытягивать шею, как черепахе, чтобы посмотреть вперед. Отсутствие нормального S-образного изгиба позвоночника привело к проблемам с равновесием, что сделало самую обычную ходьбу трудной и утомительной. В конце концов, она решилась на операцию по остеотомии позвоночника, в ходе которой ей вырезали V-образный клин из задней части второго поясничного позвонка, чтобы добиться его выпрямления. Последствия операции оказались чрезвычайно болезненными, поскольку всем мышцам, связкам и сухожилиям ее спины, живота и ног пришлось приспосабливаться к новому положению позвоночника. Через пять лет после операции она почувствовала некоторое ухудшение самочувствия – на этот раз по ее собственным строгим меркам. Недавно она прошла всю Великобританию пешком от побережья до побережья, начав свое путешествие в Камбрии на берегу Северного моря и преодолев в общей сложности сто миль и несколько горных хребтов. Она до сих пор устраивает себе пешие каникулы, проходя по десять миль в день в течение недели. Она надеется, что последнего «ремонта» позвоночника ей хватит до конца жизни!
О'Дауд считает, что позвоночник человека прекрасно подходит для вертикальной нагрузки. У большинства людей он отлично выполняет свои функции на протяжении восьмидесяти лет и дольше и сохраняет свою силу, гибкость и упругость даже при значительных повреждениях. По мнению О'Дауда, позвоночник – настоящее чудо природной инженерной мысли. Специалисты по сравнительной анатомии склонны с ним согласиться и, что примечательно, утверждают, что в вертикальном человеческом позвоночнике нет ничего особенного и многие проблемы, с которыми мы сталкиваемся, точно так же характерны для четвероногих животных.
Одно из главных эволюционных новшеств в человеческом позвоночнике – его S-образная форма с физиологическими лордозами в шейном и поясничном отделах и физиологическим кифозом в грудном отделе. Большинство гипотез объясняют этот изгиб тем, что он необходим для удержания вертикального положения. Но если подумать, жесткий вертикальный стержень позволил бы сделать это гораздо лучше. Майк Адамс, профессор сравнительной анатомии из Бристольского университета, считает, что секрет S-образной кривой – в ее способности амортизировать ударные нагрузки. S-изгибы отлично противостоят сжатию, которое в очень жесткой, прямолинейной структуре создало бы громадные нагрузки. При каждом нашем шаге эти изгибы действуют как пружина. Они постоянно находятся в состоянии упругого напряжения и легко поглощают ударную энергию. Но такая пружиноподобная деформация позвоночника возможна лишь в ограниченных пределах: мощные, идущие вдоль всего позвоночника мышцы – выпрямители спины (параспинальные мышцы) не позволяют этим изгибам сжиматься и растягиваться слишком сильно.
