Кислород был открыт химиком Джозефом Пристли только в 1774 году. Он называл его дефлогистированным воздухом, полагая, что это очищенная форма воздуха, без флогистона. Пристли представил это вещество коллеге, химику Антуану Лавуазье, во время визита в Париж. Они оба были очарованы процессом горения. Лавуазье, которого многие считали отцом современной химии, отверг идею о том, что воздух Пристли был дефлогистирован. Вместо этого ученый утверждал, что газ является самостоятельным веществом, и назвал его кислородом, или кислотообразующим веществом, за его склонность к краже электронов и окислению (те же свойства, которые делают его столь важным в цепи переноса электронов). Химик первым понял, что для горения нужен кислород. У него было предчувствие, что в живых организмах происходит то же самое.

В 1782 году Лавуазье и Пьер-Симон Лаплас провели гениальный эксперимент, который привел к фундаментальному прорыву в науке о метаболизме. Они поместили морскую свинку в небольшой металлический контейнер и поставили его (с закрытой крышкой, но с отверстиями для дыхания) в большое ведро, частично заполненное льдом. Затем они положили лед по бокам и сверху контейнера, в котором сидела свинка, и открыли слив в нижней части ведра. Определив объем воды, которая вытекала из ведра, они смогли измерить тепло, выделяемое морской свинкой. Лавуазье и Лаплас вычислили соотношение сожженных калорий к количеству CO2, которое вырабатывал грызун, и обнаружили, что тепло, выделяемое свинкой, было равно теплу сжигания дерева или воска от свечи. Лавуазье заключил: «la respiration est donc une combustion» (фр. дыхание – это горение). Это, по существу, означает следующее: метаболизм – это горение.

Представьте себе, что бы обнаружил Лавуазье, если бы его не обезглавили на гильотине во время Французской революции спустя всего пару лет.

Потребовались десятилетия кропотливых экспериментов, показавших, что тепло, выделяемое при сжигании пищи на огне, точно такое же, как и при процессах в организме, и что количество потребляемого кислорода и производимого углекислого газа также одинаково. Установив эти фундаментальные правила, ученые получили два общих подхода к определению расхода энергии: они могли измерять произведенное тепло (называемое прямой калориметрией) или потребление кислорода и производство углекислого газа (называемое косвенной калориметрией). С практической точки зрения, это намного проще, чем измерение тепла. Таким образом, к концу XIX века пионеры в новых областях питания и метаболизма использовали потребление O2 и производство CO2 в качестве основного показателя количества калорий, сжигаемых людьми и животными.

Перенесемся еще на сто лет вперед. Тот же самый подход к определению количества энергии я использовал, измеряя показатели собаки по имени Оскар в двух состояниях: когда он шел и бежал по дорожке. Как вы можете видеть на рисунке 2.1, при сжигании углеводов, жиров и белков потребляется O2 и производится CO2. Измерение потребления кислорода и углекислого газа является стандартным подходом для определения сожженных калорий. O2 и СO2 сами по себе не являются энергией, но настолько тесно связаны с выработкой АТФ и ее расходованием, что выступают надежными и точными показателями работы метаболизма.

Теперь перейдем к тому, что написано мелким шрифтом. Так как O2 и CO2 являются косвенными показателями расхода энергии, есть некоторые важные детали, которые необходимо учитывать при измерении метаболизма с учетом эти показателей. Во-первых, прежде чем организм достигнет устойчивого показателя потребления кислорода и производства углекислого газа, необходимо хотя бы несколько минут активности. Как вам уже известно, если вы регулярно тренируетесь, то дыхание и частота сердечных сокращений не достигают своего среднего ритма, пока вы не будете заниматься этим некоторое время. Короткие всплески активности, такие как бег или поднятие штанги, не длятся достаточно долго, чтобы дать устойчивые показатели, и зависят от анаэробного метаболизма, для которого не нужен кислород, а это затрудняет процесс измерения. Кроме того, количество энергии, расходуемой для потребляемого кислорода или производимого углекислого газа, немного меняется в зависимости от того, сжигаете ли вы больше углеводов, белков или жиров. Удобно, что количество последних можно рассчитать из отношения потребления O2 к производству CO2 (называемого дыхательным обменным коэффициентом, или дыхательным коэффициентом), чтобы определить точный расход энергии.

Несмотря на эти трудности, исследователи изучили энергетические затраты, необходимые для ошеломляющего разнообразия человеческой деятельности. И именно с этими показателями вы сталкиваетесь, когда пользуетесь фитнес-оборудованием и онлайн-калькулятором, которые показывают, сколько калорий вы сожгли. Крутите ли вы педали на велотренажере, пользуетесь умными часами или выбиваетесь из сил во время тренировки – показатель количества сжигаемых калорий основан на измерениях потребления O2 и производства CO2 в какой-то тестовой группе, трудящейся в лаборатории. По крайней мере, это то, на чем должны основываться цифры. Нет никакой метаболической полиции, которая проверяет, обманывают ли нас компании-производители этих устройств или разработчики приложений.

Часто энергетические затраты выражаются в метаболических эквивалентах (MET). Один MET определяется как 1 килокалория на килограмм массы тела в час, грубо говоря, затраты энергии во время отдыха. Существует так называемый «Компендиум физической активности». Он составляется с 1993 года Барбарой Эйнсворт и ее командой и считается авторитетным источником, к которому можно обратиться за тем, чтобы узнать об энергозатратности конкретной деятельности. В нем описаны показания для более чем восьмисот видов активности, от повседневных (печатание на машинке или компьютере, 1,3 MET) до неожиданных (рыбалка с копьем стоя, 2,3 MET) и от любопытно неопределенных (сексуальная активность, общие умеренные усилия, 1,8 MET) до обескураживающе специфических (ходьба задом наперед, со скоростью 5,5 км/час, подъем в гору, 5-ти процентный наклон, 6,0 MET). Я перечислил некоторые общие виды деятельности и их энергозатратность в таблице 3.1.

Таблица 3.1

Энергетические затраты при разных видах активности

Передвижение: затраты на ходьбу, бег, плавание и езду на велосипеде

7:45 утра. Иду пешком.

Еще не было и восьми утра, а солнце уже припекало. Прохладное утро в Хадзалэнде превратилось в еще один невероятно жаркий день. Я тогда был с женщинами племени – мы пошли на ежедневную вылазку в поисках еды. В тот день мы собирали ягоды конголоби: твердые шарики размером с горошину, почти сплошь состоящие из семечка, только с тонкой оболочкой из сладкой мякоти.

Мы покинули лагерь, когда не было еще и семи утра. Я и женщины шли в свободной колонне около получаса по едва заметной колее, проделанной вдоль дороги случайным ровером или пикапом. Тропа поднималась от равнин восточного края озера Эяси и через скалистые холмы Тлиика – это был самых короткий путь к деревне Доманга для редкого путешественника. Грузовик проезжал здесь раз в несколько недель – ровно столько, чтобы золотистая трава и выносливый кустарник не стерли его следы. Когда тропа петляла по вершинам холмов Тлиика, изгиб проходил мимо лагеря Сенгели, и хадза, жившие там, часто использовали ее как дорогу домой и обратно.

7:50 утра. Иду пешком.

Мы шли по бескрайнему золотистому океану сухой травы, мимо акаций, высоких баобабов и высохших кустов. Наконец мы добрались до зарослей кустарника конголоби, и женщины распределились по территории. Они ловко срывали пригоршни ягод с тонких стеблей и запихивали их в конги. Конги, разноцветные прямоугольники тонкой ткани размером с пляжное полотенце, были завязаны на плечах, как сумки, образуя глубокий карман, который свисал с бедра. В тот день я должен был следить за Миле, шестидесятипятилетней женщиной, которая совершала утреннюю вылазку за ягодами. Она позволила мне сопровождать ее и делать заметки – главное, чтобы я постарался не мешать и не был слишком назойливым.

Эти фокусные наблюдения, как их называют, являются хлебом с маслом антропологии: ежедневные данные, накопленные с течением времени, могут воссоздать детальный портрет жизни в конкретном сообществе. Фокус в том, чтобы быть ненавязчивым – не вмешиваться в привычную деятельность тех, за кем вы наблюдаете. Возня с тетрадями или падение от теплового удара считаются нежелательными. Я в хорошей форме, у меня в рюкзаке была бутылка воды и батончик мюсли; я не беспокоился об этом. И я вел записи, следуя инструкциям Брайана Вуда, который проделал десятки таких процедур и является настоящим антропологом: я держал диктофон в правой руке и каждые пять минут шепотом сообщал, что Миле делала в этот момент.

7:55 утра. Иду пешком.

Единственной проблемой было мое растущее беспокойство. Мало того, что я бесшумно слонялся вокруг, наблюдая за всеми, как смотрительница на выпускном балу в католической школе, так еще и говорил в микрофон каждые пять минут, как самый нелепый шпион в мире. Чем тише я старался быть, тем нелепее мне казалось, что я шепчу что-то в маленькую черную коробочку в бескрайней пустоте африканской саванны. И почти всегда я сообщал одно и то же: иду пешком.

Быть членом племени хадза – значит много ходить. И ходить. И ходить. Каждый день. Женщина проходит в среднем 8 км в день, мужчина – около 13,5. Женщина возраста Миле прошла за свою жизнь более 160 000 км – достаточно, чтобы обогнуть земной шар четыре раза. Мужчина, достигший семидесяти лет, может преодолеть расстояние в 384 000 км – этого хватить, чтобы дойти до Луны.

8:00 утра. Иду пешком.

Когда через несколько часов мы наконец вернулись в лагерь, Брайан спросил меня, как прошло наблюдение. Я сказал ему, что было здорово. Все прошло хорошо. Не было проблем. Я был слишком смущен, чтобы упомянуть о том, как я, возможно, всех раздражал, расхаживая кругом и делая заметки. Конечно, как взрослый человек и антрополог я показал себя не с самой лучшей стороны. Мы с Брайаном дружили еще в Гарварде, когда учились в аспирантуре, и, хотя оба проходили обучение на факультете антропологии, у нас была совершенно разная подготовка. Пока я был на полевой станции, заставляя собак и коз ходить по беговой дорожке и изу чая физиологию метаболизма, Брайан жил в племени хадза и занимался настоящей антропологической полевой работой – он был ответственным за фокусные наблюдения и интервью и изучал, как они собирают еду. Теперь, много лет спустя, в самый разгар нашего исследования охотников и собирателей, я отчаянно старался не быть слабым звеном. Мне не хотелось признаваться, что я чувствую себя глупо, записывая все на диктофон. Серьезный, преданный своему делу антрополог не позволил бы чему-то сродни тщеславию помещать выполнению работы.

Однако позже, за ужином, когда Брайан, Дэйв Райхлен и я обсуждали события дня и строили планы на следующий, я все рассказал. «Это было немного… странно, – сказал я, – каждые пять минут я записывал на диктофон, что просто иду, словно какой-нибудь сумасшедший, потерявшийся на Пенсильванском вокзале и кричащий в разрядившийся телефон».

«Да… это было вовсе не обязательно», – сказал Брайан.

Что?! Отсутствие записи происходящего с точными пятиминутными интервалами казалось серьезным нарушением Кодекса наблюдений антропологов, если таковой вообще существовал. Правило № 1: делать заметки каждые 5 минут. Правило № 2: не умирать (это может подпортить эксперимент). Правило № 3: см. Правило № 1.

Брайан рассказал мне, как он с этим справился: если в записях была пропущена дежурная фраза о том, чем занимается племя хадза, то смело можно предположить, что с прошлого периода ничего не изменилось. Ходьба была обычным делом, как и дыхание. Конечно, было важно регистрировать и эту активность, но гораздо полезнее было замечать остановки. Брайан был опытным полевым исследователем, для него такая логика была очевидной.

«Если ты находишься в племени хадза, то ты всегда идешь».