Шведский химик XIX века Йёнс Якоб Берцелиус сейчас известен больше всего благодаря тому, что ввел современную систему обозначения химических элементов – H2O, CO2 и т. д. Однако он был первым, кто в 1807 году установил связь между мышечной усталостью и недавно открытым веществом, найденным в кислом молоке. Берцелиус заметил, что в мышцах загнанных на охоте оленей[31] высоко содержание этой молочной кислоты, и количество ее зависело от того, насколько сильно загнано животное перед гибелью. Справедливости ради стоит отметить: только сто лет спустя[32] химики узнали о том, что такое «кислоты». Сейчас нам известно, что лактат из мышц и крови, оказавшись вне организма, сразу вступает во взаимодействие с ионами водорода и образует молочную кислоту. Именно ее уровень измеряли Берцелиус и его последователи, и они считали, что молочная кислота, а не лактат важна при изучении причин усталости. В оставшейся части книги (кроме тех случаев, когда будем освещать историю проблемы) мы будем говорить о лактате.
Что означало наличие молочной кислоты в мышцах оленей, было непонятно, особенно если учесть, насколько мало тогда знали о работе мышц. Сам Берцелиус придерживался теории «виталистической (жизненной) силы»[33], которая, по мнению ученых, приводит в действие живые организмы и существует вне сферы обычной химии. Но витализм постепенно вытеснялся «механистической теорией», согласно которой человеческое тело скорее машина (хотя и очень сложная), которая подчиняется тем же основным законам, что и маятники или паровые двигатели. Серия до смешного примитивных экспериментов, проведенных в XIX веке, постепенно подсказывала, что же приводит в действие эту машину. Например, в 1865 году немецкие ученые во время восхождения на Фолхорн – вершину в Бернских Альпах высотой 2400 м – собрали свою мочу[34], а затем измерили содержание азота в ней. Исследователи пришли к выводу, что один только белок не может обеспечить всю энергию, необходимую для длительной физической нагрузки. По мере накопления таких открытий укреплялось некогда еретическое представление о том, что человеческие пределы – простой вопрос химии и математики.
Сейчас спортсмены проверяют уровень лактата во время тренировок с помощью экспресс-теста, делая небольшой укол (а некоторые компании и вовсе утверждают, что могут измерять лактат в режиме реального времени[35] с помощью пластыря, анализирующего состав пота). Но у первых исследователей даже простое определение наличия молочной кислоты вызывало серьезные затруднения. Берцелиус в 1808 году в книге «Лекции по химии животных» (Fӧrelӓsningar i Djurkemien) на шести страницах изложил свой рецепт: измельчить свежее мясо, протереть его через плотный полотняный мешок, приготовить из этого жидкость, испарить и подвергнуть ее различным химическим реакциям и получить осадок с растворенными свинцом и спиртами. В результате у исследователя остается «густой коричневый сироп, а в конечном счете – глазурь со всеми свойствами молочной кислоты».
Неудивительно, что дальнейшие попытки следовать такой процедуре вызвали путаницу и неоднозначность результатов, которые привели всех в замешательство. Так было и в 1907 году, когда кембриджские физиологи Фредерик Хопкинс и Уолтер Флетчер занялись этой проблемой. «К сожалению, известно, – писали они во введении к статье, – что… едва ли существует важный факт, касающийся образования молочной кислоты в мышцах, который был бы выдвинут одним наблюдателем, но не опровергнут другим». Хопкинс был очень придирчивым экспериментатором и впоследствии прославился как один из первооткрывателей витаминов, за что получил Нобелевскую премию. Флетчер – опытный бегун: в 1900-х он, будучи студентом, одним из первых преодолел трехсотдвадцатиметровый круг[36] во дворе кембриджского Тринити-колледжа, пока старинные часы на здании били двенадцать. Этот факт известен благодаря фильму «Огненные колесницы» (говорят, что Флетчер срезал углы).
Хопкинс и Флетчер погружали исследуемые мышцы в холодный спирт сразу после эксперимента. Это было серьезным достижением: так они добивались сохранения более-менее постоянного уровня молочной кислоты на последующих стадиях, среди которых по-прежнему было измельчение мышцы пестиком в ступке, а затем измерение ее кислотности. При помощи нового точного метода ученые исследовали мышечную усталость, экспериментируя на лягушачьих лапках, подвешенных длинными рядами по десять-пятнадцать пар и соединенных цинковыми крючками. Воздействуя электрическим током на одном конце ряда, они заставляли сокращаться все лапки одновременно. После двух часов периодических сокращений мышцы полностью истощались и были не способны даже слегка дергаться.
Результаты оказались очевидными: истощенные мышцы содержали втрое больше молочной кислоты, чем отдохнувшие, подтверждая подозрение Берцелиуса: это побочный продукт усталости, а возможно, и ее причина. Обнаружился еще один интересный момент: количество молочной кислоты уменьшалось, когда усталые лягушачьи мышцы запасались кислородом, но увеличивалось, когда кислорода не хватало. Наконец-то проявилась вполне современная картина того, что происходит при утомлении мышц, и с этого момента ученые стали быстро двигаться вперед.
Через год важность участия кислорода[37] подтвердил физиолог из Медицинского колледжа больницы Лондона[38] Леонард Хилл, опубликовав статью в British Medical Journal. Он давал чистый кислород бегунам, пловцам, рабочим и лошадям и получил потрясающие результаты. Марафонец пробежал пробную дистанцию 1,2 км, улучшив время на 38 секунд. Лошадь, впряженная в трамвайный вагон[39], смогла взобраться на крутой холм за две минуты и восемь секунд, а не за обычные три с половиной, и не так тяжело дышала наверху.
Один из коллег Хилла даже сопровождал пловца на длинные дистанции Джабиза Вольфе, когда тот пытался стать вторым человеком, пересекшим Ла-Манш. После более тринадцати часов плавания Вольфе был уже готов сдаться, но вдохнул кислород через длинную резиновую трубку, и у него открылось второе дыхание. «Снова пришлось подналечь на весла, чтобы не отставать от спортсмена, – отметил Хилл, – а до этого они то и дело дрейфовали и двигались вместе с приливом». Вольфе, хотя он и был с ног до головы обработан виски и скипидаром и натерт оливковым маслом, пришлось вытащить из воды за какие-то несчастные 400 м от французского берега из-за холода. Он пытался пересечь Ла-Манш двадцать два раза[40], но безуспешно.
По мере того как человек раскрывал тайны сокращения мышц, вырисовывался очевидный вопрос: каковы пределы этих сокращений? Мыслители XIX века обсуждали идею, что «закон природы» определяет максимальный потенциал физических возможностей каждого человека. «У каждого живого существа от рождения есть предел роста и развития во всех направлениях[41], за границы которого оно не может выйти, несмотря ни на какие усилия, – утверждал шотландский врач Томас Клустон в 1883 году. – Рука кузнеца не способна вырасти дальше определенного предела. Игрок в крикет не может увеличивать скорость игры бесконечно, переходя неизбежные пределы». Но что это за пределы? Кембриджский протеже Флетчера, Арчибальд Вивиан Хилл (он ненавидел свое имя[42] и именовал себя как «А. В.») в 1920-х впервые провел достоверные измерения максимальной выносливости.
