Эволюционный подход в системе оценки адаптивных возможностей организма человека

Кандидат медицинских наук Е.А. Дудина Ижевский факультет Чайковского государственного института физической культуры, Ижевск

Жизнь, несмотря на большое разнообразие ее проявлений, построена на одном и том же ограниченном числе основных принципов, где бы и в каком виде мы ее ни встретили. Именно поэтому всякая сколько-нибудь существенная теория должна носить в том числе и мировоззренческий характер. Знание этого позволит избежать существенных упрощений в исследуемой области и определит возможности решения вопроса. Это относится и к эволюционной теории, определяющей понимание адаптивной организации человека.

Проблемы адаптации неразрывно связаны с проблемами здоровья, актуальность которых в настоящее время несомненна. Снижение резервов приспособительных возможностей в современных исследованиях рассматривается в качестве главного фактора, формирующего степень вероятностных или уже существующих патофизиологических изменений. Последнее определило стратегию современной адаптивной медицины, направленной не только на устранение специфических проявлений болезни, но прежде всего и на повышение адаптивного потенциала организма человека в целом, уровня его здоровья. Изучение особенностей адаптивных реакций имеет принципиальное значение и в вопросах профессионального ( в том числе и спортивного) отбора, ориентированного на выявление неординарных негоэнтропических возможностей, служащих предпосылкой для достижения высокого уровня спортивного мастерства. Однако сегодня вопросы определения, оценки, возможности коррекции и прогноза физического здоровья носят в большинстве своем дискутабельный характер, а научные исследования в этой области нередко ограничиваются констатацией фактов, не имеющих логического объяснения. Причина этого видится в недооценке исторической обусловленности адаптивной организации человека как биологического явления, сформированного в процессе эволюции.

Говоря о теории развития живой материи, необходимо отметить, что целостной теории сегодня не существует. Имеется множество учений, концепций и принципов. При этом признается тот факт, что каждая научная версия вносит определенный вклад в понимание научной картины мира.

Целью настоящей работы явилось выдвижение одной из возможных гипотез, предполагающих объяснение адаптивной организации современного человека, выражающееся через оптимальность среднего уровня энергетических возможностей, как результата эволюционного процесса с использованием основных методов эволюционики: моделирования, логического синтеза и прогноза.

Эволюция предусматривает морфофункциональный прогресс и такое явление, как негоэнтропия - повышение организованности структур с увеличением запасов энергии. Объясняющий это закон устойчивого неравновесия живых систем, сформулированный Э. Бауэром [2], стал уже хрестоматийным. Согласно последнему биологическая система находится в состоянии термодинамического неравновесия, которое характеризуется наличием перепадов градиентов (давления, температуры, объема и т.д.), обладает потенциальной энергией и, следовательно, работоспособна. Действие на организм вариабельных условий внешней среды приводит к дополнительным энерготратам. Живая система вынуждена совершать работу, в зависимости от особенностей которой выравнивается по отношению к окружающей среде соответствующий потенциал, после чего запускаются процессы, восстанав ливающие его до исходного уровня. Неравновес ная система, в условиях которой лежат обратимые процессы, диссаптивна, т. е. связана с расходом энергии, поступающей извне. Механизмы, задействованные в извлечении энергии химических соединений и трансформации ее в различные виды физиологической работы, действуют в организме в соответствии с первым законом термодинамики, предполагающим неизменность численного значения энергии во времени и возможность ее превращения из одного вида в другой. В состоянии устойчивого неравновесия биосистема может находиться до тех пор, пока она способна извлекать свободную энергию химических соединений и превращать ее в полезную работу.

Биологическая система в процессе эволюции вынуждена организовываться в новые диссаптивные структуры и функции, обеспечивающие наибольшую приспособленность к среде обитания, а значит, повышение энергии жизнедеятельности организма, так как более высокий уровень энергетических процессов создает преимущество в борьбе за существование. Иными словами, чем более неравновесна система, тем она более адаптивна и может сохранять устойчивость к вариабельным условиям внешней среды.

Если учесть, что аэробное энергообразование является преобладающим в сумме энергопотенци ала и существует прямая корреляционная связь между анаэробной и аэробной способностями, то при характеристике системы энергообеспечения допустимо ограничиваться лишь величиной максимального потребления кислорода [1]. Аэробный энергопотенциал, согласно существующим представлениям, может служить основой устойчивости организма к вариабельным условиям внешней среды, в снижении которого определяют причину "эпидемии" хронических заболеваний [10]. Следовательно, можно было бы говорить о том, что чем более неравновесен в термодинамическом отношении организм человека, чем больший аэробный потенциал присущ ему, тем более он адаптивен и может сохранять устойчивость к неблагоприятным факторам внешней среды.

Именно на этих концептуальных установках строится система оценки физического здоровья, основным критерием которого считаются мощность и емкость энергопотенциала организма человека, а также эффективность его использования.

Современные исследования убеждают нас в том, что вопрос зависимости адаптивности от уровня энергетики организма не столь однозначен и еще недостаточно изучен. Остановимся на ряде примеров, характеризующих зависимость состояния процессов адаптации от уровня энергетических процессов и типа физических нагрузок, формирующих его.

Так, исследования, проведенные более чем за 10-летний период в клинике Купера, явились свидетельством того, что средние значения энергетических возможностей, которые достижимы для большинства мужчин и женщин, уменьшают риск преждевременной смерти, тогда как высокий уровень физической работоспособности, характерный для спортсменов, не является необходимым условием для увеличения продолжительности жизни [11]. Сравнительный анализ антропометрических, биохимических, кардиофункциональных показателей мужчин, занимающихся рекреационно -спортивным тренингом с преобладанием работы на выносливость, показал, что для достижения физиологических эффектов, благополучных в плане профилактики болезней, достаточен тренинг, продолжительность и интенсивность которого не должны быть большими [7, 12]. Кроме того, по мнению ряда авторов [13], у лиц, профессиональная деятельность которых связана с интенсивными физическими нагрузками, возникают отклонения в состоянии здоровья, выражающиеся в гипотензии, снижении функции гонад, аменорее у женщин и аспермии у мужчин. Именно поэтому высокая работоспособность спортсменов в молодом возрасте рассматривается в качестве предпосылки для развития низкой работоспособности в старости [14]. Наконец, в этой связи становятся понятными рекомендации ВОЗ по активной профилактике неинфекционных заболеваний, предполагающие использование нагрузок именно умеренной интенсивности и продолжительности [3].

Таким образом, можно было бы признать оптимальность среднего уровня аэробных возможностей, отклонение которого как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения не способствует повышению жизнеспособности индивида и увеличивает вероятность развития болезней. Представляется, что обозначенное явление есть не что иное, как результат эволюционного процесса, который может и должен иметь объяснение с точки зрения теоретической биологии.

Согласно Ч. Дарвину, действие отбора приводит к трем основным результатам: создает новые адаптивные признаки, уничтожает признаки, утратившие свое приспособительное значение, сохраняет приспособления, полезные в данных условиях среды. Механизм, обеспечивающий сохранение признаков, несмотря на мутационный процесс, был вскрыт И.И. Шмальгаузеном в теории стабилизирующего отбора, обусловливающей преимущественное переживание организмов, обладающих признаками, не имеющими заметного отклонения от нормы. Изменчивость признака в популяции описывается кривой нормального распределения, которое формируется в результате того, что нормальный генотип и связанный с ним нормальный онтогенез в подходящих для данного вида условиях среды в конечном итоге приводят к развитию особи, близкой по своим признакам к средней норме [9].

Большая часть условий среды, в которой существует популяция, испытывает колебания, причем эти колебания по многим параметрам незакономерны во времени и в пространстве, поэтому адаптация должна происходить не к конкретным значениям того или иного внешнего фактора, а к некоторому диапазону его изменений. Необходимо отметить, что абсолютная часть приспособлений организмов к меняющимся условиям внешней среды достигается за счет онтогенетических, физиологических и поведенческих реакций, т. е. пластичных признаков фенотипа, обладающих более или менее широкой нормой реакции [9]. Другими словами, выживание обусловлено не только индивидуальной генотипической, но и паратипической изменчивостью [6]. Говоря о ширине нормы реакции, можно привести пример разброса косвенного показатели физической работоспособности - частоты сердечных сокращений у высококлассных спортсменов, тренирующихся "на общую выносливость", которая при предельной нагрузке возрастает в 3-5 раз [5]. Отсутствие четких пределов адаптивных реакций организма и постоянство действия отбора на расширение нормы реакции ставят вопрос о пределах, до которых она может расширяться.

Исходя из теории эволюции, чем выраженнее реакция организма на внешние воздействия, тем вероятнее возникновение неадаптивных ее проявлений, нарушающих устойчивость организма. Подобные, слишком уклонившиеся, организмы подвергаются более интенсивному устранению, что ведет к стабилизирующему отбору по ширине нормы реакции, т. е. к фиксированию лимитов изменений при модификации. Более того, когда вид сталкивается с более узким диапазоном колебаний внешней среды, часть возможных проявлений ширины нормы его реакции становится просто неадаптивной. В силу последнего, говоря о мере здоровья индивида, необходимо учитывать не только сумму его резервных возможностей, но и адаптивные пределы тех же резервных возможностей .

Говоря об эволюции человека, необходимо помнить о важном выводе Дж. Хаксли: только человек практически перестал приспосабливаться к среде через отбор и начал подстраивать среду к себе [2]. В результате этого требования, предъявляемые к организму человека, значительно "поскромнели", внешние факторы приобрели более стабильный характер. Это послужило причиной жесткого генотипического закрепления рассматриваемого признака, сужения ширины нормы реакции и фиксирования модификаций по данному признаку.

Таким образом, есть основание полагать, что средний уровень аэробных возможностей - не что иное, как адаптивное соответствие генофенотипических особенностей человека относительно стабильным условиям окружающей среды, формирующееся в процессе эволюции, в том числе и социальной. Вместе с тем неординарно высокий, равно как и низкий уровень энергетических возможностей неадекватен тем " средним" требованиям, которые предъявляет внешняя среда организму человека в повседневной жизни. Велика вероятность того, что крайние проявления реагирования в силу неадекватно большой или малой пары атипической изменчивости перейдут в разряд деадаптивных и будут служить основой для развития патологических состояний. Изучение уровня энергетических возможностей может служить основой для определения той биологически обусловленной "ниши", в условиях которой человек будет лучше всего работать и сохранять адаптивность во времени.

Список литературы

1. Апанасенко Г.Л., Волков В.В., Науменко Р.Г. Лечебная физкультура при заболеваниях сердечно-сосудистой системы. - Киев.: Здоров'я, 1987. - 120 с.

2. Бауэр Э. Теоретическая биология. М. - Л.: Изд. ВИЭМ. 1935. - 206 с.

3. Брязгунов И. Роль физической активности в предупреждении и лечении неинфекционных болезней //Ежекв. обзор миров. стат. Избр. ст., т. 42, Женева, 1990, с.175-182.

4. Муравьев А.В., Симаков М.И., Зайцев Л.Г. и др. Сравнительный анализ физической работоспособности и реологических свойств крови у студентов-спортсменов разной тренированности //4-я научн.-практ. конф. по пробл. физ. восп. уч-ся. "Человек, здоровье. Физическая культура и спорт в изменяющемся мире" /Тез. докл. - Коломна: Рос. акад. образ., Ин-т возрастн. физиол., 1984, с. 190.

5. Платонов В.Н. Адаптация в спорте. - Киев: 3доров'я, 1988.

6. Северцев А.С. Введение в теорию эволюции. - М.: МГУ, 1981. - 225 с.

7. Титов А.М. Количественная оценка здоровья спортсменов //8-й съезд Белорус. физиол. общ-ва им. И.П. Павлова. Минск, 1991, с. 124.

8. Хаксли Дж. Удивительный мир эволюции. - М.: Мир, 1971. - 136 с.

9. Шмальгаузен И.И. Факторы эволюции. Теория стабилизирующего отбора. - М.: Наука, 1968. - 429 с.

10. Andersen K.Z. Habital physical activity a. Health WHO, Copenhagen, 1978. - 196 p.

11. Blair Stoven N., Kohl I.I., Harold W. et al. //Биохимия спорта. Матер. междунар. симп., Ленинград, 8 - 20 июля, 1989. Л., 1990, с. 59-68.

12. Kostka Tomasz, Drygas Wojciech, Mrosek Pawel. Charakterystyka fiziologizna oras poziom czynnikow zagrjzenka choroba niedokzwienna serka u biegaczy marafonczykow w wieku 30-59 lat //Pol. tuc. lek. 1989, 44, n 6, с.144-146.

13. White Saxon W. The new science of exercise // Proc. Austral. Physiol. and Pharmacol. Soc. 1992, 23, n 2, с.123-139.

14. De Cree Cari. Are high - perfomans old wieves?: A reconsidera of the increwomen //J. Sport. Med. and Phis. Fitness. 1991, 31, N 1, р. 108-114.