Но теперь исследовательская группа сообщает, что вопреки этому убеждению, максимальная динамическая сила и выходная мощность мышц шимпанзе примерно в 1,35 раза выше, чем у человеческих мышц аналогичного размера, разница, которую они называют «скромной» по сравнению с историческими, популярными описаниями шимпанзе ». сверхсила », будучи во много раз сильнее людей.Кроме того, говорит биомеханик Брайан Амбергер, эксперт по биомеханике опорно-двигательного аппарата в кинезиологии Массачусетского университета в Амхерсте, исследователи обнаружили, что это скромное преимущество в производительности для шимпанзе объясняется не более сильными мышечными волокнами, а скорее различным сочетанием мышечных волокон, обнаруженных у шимпанзе. по сравнению с людьми.Как объясняют авторы, давнее, но непроверенное предположение об исключительной силе шимпанзе, если оно верно, "указывало бы на значительный и ранее недооцененный эволюционный сдвиг в силе и / или способности скелетных мышц производить энергию" у шимпанзе или человека. , чьи линии разошлись примерно 7 или 8 миллионов лет назад.Амбергер входил в команду, возглавляемую Мэтью О’Нилом из Медицинского колледжа Университета Аризоны, Феникс, и другими сотрудниками Университета Стоуни-Брук, Гарвардского университета и Университета штата Огайо.
Подробности этой работы, частично поддержанной грантом Национального научного фонда Умбергеру, появляются в текущем раннем онлайн-выпуске Proceedings of the National Academy of Sciences.Исследователи начали с критического изучения научной литературы, в которой в исследованиях сообщалось о широком диапазоне оценок того, как шимпанзе превосходят людей по силе и мощности, в среднем примерно в 1,5 раза. Но Амбергер говорит, что для достижения этого значения на основе таких разрозненных отчетов «требовалось много анализа с нашей стороны, с учетом различий между предметами, процедурами и так далее».
Он и его коллеги говорят, что 1,5 раза — это значительно меньше, чем неофициальные сообщения о том, что шимпанзе в несколько раз сильнее, но это все же значимая разница, и ее объяснение может продвинуть понимание ранней эволюции опорно-двигательного аппарата человека.Умбергер добавляет: «Есть почти 100-летние свидетельства того, что шимпанзе должны иметь превосходные свойства мышечных волокон по сравнению с людьми, однако прямых испытаний этой идеи не проводилось.
Такая разница была бы удивительной, учитывая то, что мы знаем о том, насколько похожи они Свойства мышечных волокон у разных видов схожих размеров, таких как люди и шимпанзе ».Он объясняет, что мышечные волокна бывают двух основных типов: быстрые, быстрые и мощные, но быстро утомляющиеся, и медленные, которые медленнее и менее мощные, но с хорошей выносливостью. «Мы обнаружили, что внутри типов волокон мышечные волокна шимпанзе и человека на самом деле очень похожи. Однако мы также обнаружили, что у шимпанзе примерно в два раза больше быстро сокращающихся волокон, чем у людей», — отмечает он.
Для этой работы команда использовала подход, сочетающий препараты изолированных мышечных волокон, эксперименты и компьютерное моделирование. Они непосредственно измерили максимальную изометрическую силу и максимальную скорость укорочения волокон скелетных мышц обыкновенного шимпанзе. В целом, они обнаружили, что волокна скелетных мышц конечностей и туловища шимпанзе аналогичны людям и другим млекопитающим и «в целом соответствуют ожиданиям, основанным на размере и масштабах тела».Умбергер, чей основной научный вклад заключался в интерпретации того, как свойства мышц повлияют на производительность всего животного, разработал компьютерные имитационные модели, которые позволили исследователям интегрировать различные данные об отдельных свойствах мышц и оценивать их совокупное влияние на производительность.
О’Нил, Амбергер и его коллеги также измерили распределение типов мышечных волокон и обнаружили, что оно сильно отличается у людей и шимпанзе, которые также имеют более длинные мышечные волокна, чем люди. Они объединили индивидуальные измерения в компьютерной имитационной модели мышечной функции, чтобы лучше понять, как комбинированные результаты экспериментальных наблюдений оказали влияние на работу всей мышцы. Когда все факторы были объединены, мускулы шимпанзе производят примерно в 1,35 раза больше динамической силы и мощности, чем мускулы человека.Амбергер говорит, что преимущество шимпанзе в динамической силе и мощности исходит от общих характеристик всей мускулатуры, а не от внутренних свойств клеток, из которых они состоят. «Обратной стороной является то, что люди с высоким процентом медленно сокращающихся волокон адаптированы к выносливости, например к путешествиям на большие расстояния, за счет динамической силы и мощности.
Когда мы сравнивали шимпанзе и людей с данными о типах мышечных волокон для других видов мы обнаружили, что люди являются исключением, что позволяет предположить, что выбор для дальних путешествий по земле мог иметь важное значение на ранних этапах эволюции нашей опорно-двигательной системы ».Авторы делают вывод: «Вопреки некоторым давним гипотезам, эволюция не изменила базовую силу, скорость или способность клеток скелетных мышц производить энергию, чтобы вызвать заметные различия между шимпанзе и людьми в способности ходить, бегать, лазать и метать».
Это важное, но ранее непроверенное предположение. Вместо этого естественный отбор, похоже, изменил более глобальные характеристики мышечной ткани, такие как распределение типов мышечных волокон и длины мышечных волокон ».