Věčný souboj želvy a zajíce

Proč lidské tělo obětovalo extrémní rychlost a jak vysoce intenzivní trénink boří mýty o našich limitech

Když přemýšlíme o fyzické zdatnosti člověka, máme tendenci rozdělovat svět na dva neslučitelné tábory. Na jedné straně stojí vytrvalci – schopní běžet desítky kilometrů rovnoměrným tempem, hospodařit s energií a nezdolně překonávat únavu. Na straně druhé obdivujeme výbušné sprintery – atlety schopné vyvinout v několika sekundách obrovskou sílu a dosáhnout rychlosti, která bere dech. Toto vnímání posiluje hluboko zakořeněný mýtus, že obyčejný člověk se musí rozhodnout: buď bude rychlý, nebo vytrvalý. Že naše biologie vyžaduje nevyhnutelný kompromis, při kterém vytrvalost automaticky ničí rychlost a naopak.

Při podrobném zkoumání lidského těla, jeho evoluční historie, mechaniky pohybu a vnitřního fungování svalových buněk se však ukazuje, že realita je podstatně barvitější. Lidská pomalost ve srovnání se zvířecí říší není daná neschopností svalů, ale daní za to, že chodíme po dvou nohou. A domnělá neslučitelnost rychlosti a vytrvalosti u běžného člověka je spíše zkreslením, které vzniklo pozorováním úzké špičky profesionálních sportovců. Naše tělo je od přírody nastaveno jako univerzální nástroj, který dokáže v pravý čas probudit jak vytrvalou želvu, tak bleskového zajíce.

Od prašných plání Keni po dlážděné ulice Pamplony: Anatomie naší pomalosti

Pro pochopení lidských fyzických limitů se musíme nejprve podívat na naše místo v přírodě. Představme si oblast zvanou Olorgesailie, ležící přibližně čtyřicet kilometrů jihozápadně od Nairobi v Keni. Dnes je to horké, prašné a nehostinné místo, kde žije jen hrstka masajských pastevců, obklopena rozlehlou vyprahlou křovinatou krajinou táhnoucí se až k vyhaslé sopce v dálce. Před 400 000 až 1,2 milionem let zde však bývalo obrovské jezero, které dávalo život raným předchůdcům člověka i mnoha zvířatům – od hrochů a slonů přes opice až po zebry. V zemi se zde ukrývají zkamenělé kosti a prastaré kamenné nástroje, které nabízejí nejasné stopy o tom, jak naši předkové v tomto prostředí přežívali.

Při práci v takové krajině se člověk snadno dostane do bezprostředního kontaktu s divokou přírodou. Hyeny se zde za svítání běžně loudají z nočního lovu a v masivní, silné čelisti si nesou kosti nebo zvířecí nohy. Ačkoliv se lidé a hyeny obvykle navzájem respektují a vyhýbají se si, stačí chvíle nepozornosti a dojde k setkání tváří v tvář. V takovém okamžiku, kdy člověka do nosu praští štiplavý pach rejdící hyeny a pohlédne do jejích drobných očí jen několik metrů od sebe, převezme řízení čistý pud sebezáchovy. Následuje zběsilý útěk, při kterém lidské srdce buší na poplach, plíce bojují o každý mililitr vzduchu a nohy po třiceti sekundách maximálního sprintu doslova hoří bolestí.

Tento zážitek odhaluje krutou biologickou pravdu. I kdyby člověk běžel nejrychleji ve svém životě a lámal vlastní rekordy, jeho maximální rychlost v nejlepší životní formě stěží přesáhne dvacet čtyři kilometrů za hodinu, a to i po dobu drženou pouhou jednu minutu. Naproti tomu hyena dokáže vyvinout rychlost kolem šedesáti čtyř kilometrů za hodinu. Pokud by se dravé zvíře rozhodlo zaútočit, člověk by neměl sebemenší šanci utéci. Na rozdíl od dravců navíc postrádáme přirozené zbraně – nemáme ostré drápy, mohutné tlapy ani tesáky, kterými bychom se mohli úspěšně bránit.

Zatímco většina rozumných lidí se velkým divokým šelmám zdaleka vyhýbá, existuje fascinující novodobý rituál, který naši fyzickou zranitelnost vystavuje na odiv před zraky tisíců diváků. Každý rok v červenci riskují v panělské Pamploně stovky dospělých mužů zranění nebo smrt během slavností svatého Fermína. Po osm po sobě jdoucích dní je přesně úderem osmé hodiny ranní vypuštěno do klikatých, úzkých středověkých uliček městečka tucet nestkrocených býků. Během několika následujících minut tato nebezpečná zvířata pronásledují dav pestrobarevně oblečených odvážlivců na trase dlouhé osmset dvacet pět metrů, která končí v místní býčí aréně.

Soutěžící strany zde rozhodně nemají rovné podmínky. Býci jsou desetkrát těžší než člověk, disponují smrtícími rohy, a jak se řítí ulicemi, hravě předhánějí lidské běžce – zejména ty, kteří mají zpomalené reakce vlivu alkoholu nebo kocoviny. Není vůbec výjimečné, že býci pošlapou nebo proklají nešťastníky, kteří uklouznou nebo se nestihnou včas odklidit z cesty. Každoročně zde dochází k desítkám zranění a jednou za několik let i ke smrtelným úrazům po napíchnutí na roh. Bez ohledu na to, co si o běhu s býky myslíme, tato událost názorně podtrhuje stejný propastný rozdíl, který ukazuje setkání s africkou hyenou: my lidé jsme v porovnání s mnoha zvířaty pomalí, slabí a zranitelní tvorové, kteří ve svém přežití závisí mnohem více na činnosti mozku než na hrubé svalové síle.

Co by se však stalo, kdyby se tváří v tvář hyeně nebo rozzuřeným býkům nepostavil běžný smrtelník, ale skutečně nejrychlejší a špičkově trénovaný lidský sprinter?

Biomechanika lidského blesku: Co se děje na dráze sto metrů

Abychom pochopili absolutní strop lidské rychlosti, přenesme se na olympijský stadion v Londýně v roce 2012, během finále běhu na sto metrů – nejsledovanějšího pěšího závodu planety. Když osm finalistů vstupuje na dráhu, osmdesátitisícový dav bouří. Sportovci, zdánlivě nevnímaví k ohlušujícímu hluku, se protahují a zahřívají, jejich mysl je obrácena do nitra, kde si v tichosti přehrávají strategii závodu. Když jsou všichni připraveni, rozhodčí je posílá ke startovním blokům. Ačkoliv na dráze stojí osm údajně nejrychlejších mužů planety, veškerá pozornost se upírá na jednoho z nich: na téměř stometrového giganta, jamajského světového rekordmana Usaina Bolta. Svou výškou sto devadesát pět centimetrů vyčnívá nad ostatními běžci, s širokým úsměvem nasává bouřlivý potlesk a působí neporazitelným dojmem.

Pak se jako mávnutím kouzelného proutku snese na stadion napjaté ticho. Atleti se opatrně staví do startovních bloků – silnější noha opřená v předním pedálu, kolena na zemi, konečky prstů položeny pouhé milimetry za startovní čárou. Na povel rozhodčího zvedají kolena z dráhy. Zlomky sekund poté třeskne výstřel.

Během několika milisekund běžci narovnávají boky a kolena, čímž tlačí svá těla z bloků směrem vzhůru a vpřed. Jejich trup je v této fázi nakloněn v pětačtyřicetistupňovém úhlu k zemi, jedna paže prudce vystřeluje dopředu, druhá dozadu. Jak zrychlují, postupně zvedají trupy do svislé polohy. Mezi desátým a patnáctým krokem závodu už všech osm mužů běží zcela vzpřímeně a bok po boku. A právě v této fázi neustálého zrychlování se ukazuje Boltova převaha – začíná se startovnímu poli vzdalovat.

V této maximální rychlosti se sprinteři snaží udržet dokonalou techniku běhu. Dopadají na dráhu těsně za bříškem chodidla, dotýkají se povrchu nepatrně před úrovní svých boků a následně zvedají koleno co nejrychleji vzhůru. Poté lýtko a chodidlo prudce akcelerují směrem dolů, jako by noha pracovala jako mohutné kladivo bušící do země. Přestože primárním motorem pohybu jsou nohy, běžci intenzivně pumpují pažemi rovnoběžně s trupem. Ramena drží co nejvíce uvolněná a stažená dolů, aby se vyhnuli zbytečným rotacím těla, které by je brzdily.

Na hranici padesáti metrů dosahují sprinteři své maximální rychlosti – mezi čtyřiceti a čtyřiceti dvěma kilometry za hodinu. Až v tomto momentě přichází první nádech. Mysl sportovců je upnuta na jedinou věc: uvolněně udržet směr na dráze bez zpomalování. Na sedmdesáti metrech už vede Bolt o několik kroků. Ačkoliv to lidské oko z tribuny nedokáže postřehnout, všichni běžci – včetně Bolta – v této závěrečné fázi nepatrně zpomalují. Všichni vědí, že vítězství připadne tomu, kdo dokáže zpomalit nejméně. Atleti sahají na dno svých sil, soustředí se na zvedání kolen a zachování uvolněnosti. Bolt se řítí vpřed, a těsně předtím, než jeho noha došlápne na cílovou čáru, lehce nakloní trup dopředu. Hrudníkem protíná paprsek časomíry přesně 9,63 sekundy po výstřelu.

Jak je možné, že jediný člověk dokázal takto dominantně ovládnout světový sprint? Odpověď leží v čisté matematice a biomechanice pohybu. Rychlost běhu je vždy součinem délky kroku a frekvence kroků (přičemž jeden celý krok je cyklus od okamžiku, kdy se chodidlo dotkne země, až po další dopad stejného chodidla). Chce-li člověk běžet rychleji, musí buď dělat delší kroky, rychleji kmitat nohama, nebo ideálně obojí zkombinovat. Protože měl Bolt extrémně dlouhé nohy, ale dokázal jimi kmitat téměř stejně rychle jako jeho soupeři s kratšími končetinami, jednoduše všem utekl. V běžném stometrovém sprintu stačilo Boltovi udělat pouhých čtyřicet kroků, zatímco zbytek startovního pole jich potřeboval přibližně čtyřicet pět.

Aby však dokázal takto dlouhé nohy roztočit takovou frekvencí, potřeboval neuvěřitelnou svalovou sílu. Funguje zde stejný fyzikální princip jako u baseballového pálkaře: rozšvihnout delší pálku vyžaduje mnohem větší sílu než manipulovat s pálkou krátkou. Zrychlit delší a těžší lidskou nohu vyžaduje enormní výbušnost. Výsledkem Boltových dlouhých končetin a jeho schopnosti generovat obrovské síly proti dráze bylo, že trávil podstatně více času letem vzduchem. Při svém vůbec nejrychlejším běhu na mistrovství světa v Berlíně v roce 2009 dosáhl průměrné rychlosti třicet sedm kilometrů za hodinu (dvacet tři mil za hodinu) a v krátkém úseku letěl maximální rychlostí čtyřiceti pěti kilometrů za hodinu (dvacet osm mil za hodinu).

Když se však na tyto ohromující lidské výkony podíváme optikou celého zvířecího království, naše pýcha rychle splaskne. Měření maximální rychlosti u divokých zvířat je sice technicky nesmírně náročné a nikdy nevíme s jistotou, zda zvíře v daném okamžiku běželo skutečně na hranici svých možností, nicméně srovnávací data mluví jasně. Ve studii The relation between maximal running speed and body mass in terrestrial mammals byla zhodnocena rychlost různých suchozemských savců v poměru k jejich tělesné hmotnosti. Po zasazení Boltova světového rekordu do tohoto žebříčku zjistíme nepříjemnou pravdu.

Dobrou zprávou je, že nejrychlejší člověk planety by ve sprintu spolehlivě předběhl skunky, nosorožce, hrochy a většinu drobných hlodavců, včetně běžné veverky šedé poskakující po zahradě. Špatnou zprávou je, že tím seznam poražených končí. Proti drtivé většině čtyřnohých savců, jako jsou zebry, žirafy, pakoně, jeleni běloocasí nebo dokonce obyčejné divoké kozy, by Bolt neměl nejmenší šanci. A pokud jde o predátory, i pomalejší šelmy jako medvěd grizzly nebo naše známá africká hyena by si na běžecké dráze daly světového rekordmana ke snídani – a pak by ještě stihly sežrat jeho vlastní svačinu.

Sprintování má navíc jeden zásadní problém: extrémně rychle nám při něm dojde palivo. Žádné zvíře na světě nedokáže udržet svou maximální rychlost po dlouhou dobu, a člověk není výjimkou. Elitní sprinteři udrží maximální možnou rychlost přibližně dvacet sekund, načež musí nevyhnutelně a výrazně zpomalit. Nejrychlejší čas na vzdálenost tisíce metrů byl zaběhnut průměrnou rychlostí 27,3 kilometru za hodinu, což je méně než tři čtvrtiny rychlosti ze stometrového sprintu. A světový rekord na pět kilometrů se běží ještě pomaleji – rychlostí 23,7 kilometru za hodinu. Podobně jsou na tom i gepardi v divoké přírodě: svou neuvěřitelnou maximální rychlost udrží nejdéle asi třicet sekund a pak musí šlápnout na brzdu. Protože však mnoho savců dokáže běžet v základu mnohem rychleji než člověk, mohou nás pronásledovat (nebo před námi prchat) submaximálními rychlostmi, které udrží podstatně déle než my náš maximální sprint.

Kromě rychlosti v přímce selhává sprintující člověk ještě v jedné kritické dovednosti: žalostně špatně zatáčí. V reálném světě divoké přírody se zvířata nestaví na nakreslenou bílou čáru, aby po rovné, ploché dráze sprintovala co nejrychleji k jiné bílé čáře. Místo toho kličkují, mění směr a dělají prudké úhybné manévry, což je samozřejmě zpomaluje. Pokud sledujete geparda pronásledujícího gazelu, uvidíte boj o život. Gazela má maximální rychlost kolem osmdesáti kilometrů za hodinu, což je nebezpečně méně než gepardových sto deset kilometrů za hodinu. Aby svůj smrtelný hendikep vyrovnala, zoufale a nepředvídatelně mění směr, čímž se snaží svého pronásledovatele přimět k prudkému brzdění a ztrátě rovnováhy. Tato strategie často slaví úspěch.

Kdyby však gepard pronásledoval vás, kličkování by byl velmi špatný nápad. Jak potvrdí každý veterán z býčích běhů v Pamploně, nejnebezpečnějšími úseky celé trasy jsou právě zatáčky. V nich se po dvou nohou běžící lidé stávají ještě pomalejšími a nestabilnějšími než po čtyřech nohou běžící býci. Naše těžiště je příliš vysoko a opěrná plocha pouhých dvou chodidel příliš malá na to, abychom dokázali v plné rychlosti ostře změnit směr bez rizika podklouznutí či pádu.

Nejrychlejší lidé světa se zkrátka zvířecí říši rovnat nemohou. A nezapomínejme, že jsme doposud srovnávali výjimečné lidské sportovce – jedince, kteří pod vedením trenérů léta trénovali s jediným cílem: proběhnout přesně vymezenou vzdálenost na speciální rychlé dráze v co nejkratším čase – s průměrnými, netrénovanými zvířaty v přírodě. Zatímco elitní lidští běžci dokážou krátkodobě dosáhnout rychlosti přes třicet kilometrů za hodinu, většina běžné zdatné populace stěží překoná hranici dvaceti čtyř kilometrů za hodinu. A právě tato hodnota je mnohem reálnějším odhadem maximální rychlosti, kterou disponovali naši předkové po většinu lidské evoluce. Pokud nejste sprinter světové třídy, máte jen malou šanci předběhnout na zahradě obyčejnou veverku. Co se v naší evoluční historii stalo, že jsme v porovnání se zbytkem přírody tak pomalí?

Daň za vzpřímenou chůzi: Proč nám dvě nohy vzaly rychlost

Evoluční vysvětlení naší relativní pomalosti nás vrací do období před zhruba sedmi miliony let, kdy byli naši předkové přírodním výběrem nuceni přejít na trvalou chůzi po dvou nohou. Ačkoliv s sebou bipedalismus přinesl řadu výhod, byl vykoupen nekompromisními nevýhodami. Kromě toho, že jsme se staly neohrabanými při šplhání na stromy, začali jsme častěji zakopávat, padat a trpět bolestmi spodní části zad, nás chůze po dvou nohou odsouzena k nebezpečné pomalosti.

Abychom pochopili, proč nás vzpřímená postava připravila o rychlé nohy, musíme se podívat na samotnou fyziku běhu. Když běžíme, naše nohy musí generovat sílu proti zemi. Čím silněji nohy tlačí směrem dolů proti povrchu, tím rychleji se pohybujeme vpřed. A právě v tom spočívá základní kámen našeho limitu: zatímco pes nebo šimpanz má ke generování výkonu (což je fyzikální veličina vyjadřující rychlost konání práce) k dispozici čtyři končetiny, my máme jen dvě. Při samotném běhu je to navíc ještě drastičtější – v jakémkoliv daném okamžiku se země dotýká pouze jedna jediná lidská noha, která nás musí zvednout a postrčit dopředu. Méně síly aplikované proti zemi znamená menší celkový výkon, a menší výkon znamená nižší rychlost. Funguje to přesně jako u automobilů: skromný čtyřválcový motor v běžném rodinném autě dosáhne sotva poloviční rychlosti oproti sportovnímu osmiválcovému motoru. Dvounozí lidé dokážou běžet jen poloviční rychlostí ve srovnání s přibližně stejně velkými čtyřnohými zvířaty – chrti jsou přesně dvakrát rychlejší než naši elitní sprinteři.

Pokud vás při těchto slovech napadl pštros, který dokáže na svých dvou nohou uhánět rychlostí až sedmdesát dva kilometrů za hodinu, pak jste správně odhalili, že pouhé dvě nohy nepředstavují samy o sobě nepřekonatelnou překážku pro vysokou rychlost. Bohužel pro nás, když naši předkové slezli ze stromů a postavili se na zadní, nikdy se u nich nevyvinuly anatomické úpravy, které pomáhají takto rychle běhat nelétavým ptákům. Místo toho jsme po svých primátích předcích zdědili obrovské zátěže v podobě těžkých, nepraktických nohou a chodidel.

Porovnejte stavbu lidské nohy se zadní končetinou koně, psa nebo právě pštrosa. Naše masivní, neohrabaná chodidla jsou orientována vodorovně s terénem. To znamená, že naše kotníky se nacházejí pouhých několik centimetrů nad zemí. Naproti tomu rychlá zvířata běhají po prstech, což dává jejich dlouhým končetinám tři funkční segmenty místo našich dvou. Primátí chodidla s velkou plochou jsou naprosto ideální k uchopování větví a bezpečnému šplhání po stromech, ale při běhu na zemi naši rychlost drasticky snižují, protože zkracují každý jeden krok.

Naše relativně krátké končetiny jsou navíc silné a těžké po celé své délce – máme masivní lýtka, široké kotníky a velká chodidla. Psi, koně i pstroši mají zadní končetiny výrazně zúžené; jejich svalová hmota je soustředěna vysoko u kyčlí, zatímco směrem k zemi pokračují jen lehké kosti a šlachy zakončené drobnou tlapou, kopytem nebo pařátem. Protože mají tyto druhy těžiště končetiny mnohem blíže k kyčelnímu kloubu, jejich nohy se kyvadlově pohybují mnohem snadněji a s menší spotřebou energie než naše těžká lýtka. A jako poslední hřebíček do rakve naší rychlosti: lidským chodidlům chybí ostré drápy, které by fungovaly jako přirozené tretry pro lepší odraz, nebo kopyta, která by sloužila jako přirozená obuv absorbující nárazy terénu.

Vzpřímený postoj nám vzal ještě jednu klíčovou mechanickou výhodu: při běhu jsme ztratili možnost využívat naši páteř jako prodlužovací pružinu kroku. Podívejte se na zpomalené video běžícího chrta nebo geparda ve cvalu. Když zvíře dopadne na zadní nohy, jeho zadní tlapy přistanou hluboko pod úrovní ramen, přičemž jeho dlouhá, ohebná páteř se prohne do oblouku jako silný luk a uloží do sebe obrovské množství elastické energie. Jakmile se pak zadní nohy začnou odrážet od země, páteř se prudce narovná a vymrští tělo dopředu jako katapult, což dramaticky prodlouží délku každého skoku. Naše krátká, svisle postavená lidská páteř nám při běhu nepomáhá zrychlit ani o milimetr. Místo toho má plné ruce práce s tím, aby udržela naši vratkou horní polovinu těla stabilní a zároveň fungovala jako tlumič nárazů, který pohlcuje rázovou vlnu putující od chodidla až do hlavy při každém dopadu na zem.

Podtrženo a sečteno: od toho osudného přechodu na bipedalismus před sedmi miliony let jsme zůstali pomalými plazivci. Kdyby v tehdejší Africe žil hladový šavlozubý tygr, nepochybně by vyhledával lov raných lidí, protože dostihnout je bylo nesrovnatelně snadnější než ulovit rychlé antilopy nebo jinou čtyřnohou kořist. Ačkoliv byli naši dávní předkové snadným terčem, i oni museli občas sprintovat jako o život. V takovém okamžiku platí staré pravidlo přežití: abyste se nestali tygrovou večeří, nemusíte běžet rychleji než samotný tygr – stačí běžet o trošku rychleji než váš pomalejší soused. Pro Usaina Bolta by to nepředstavovalo žádný problém, protože dokáže sprintovat dvakrát rychleji než běžný člověk. Zato většina z nás, kteří nejsme rodilými sprintery, dokáže běžet podstatně dál než Bolt. Do jaké míry ale naše lepší vytrvalost přichází na úkor maximální rychlosti?

Molekulární motory: Jak tělo vyrábí energii a proč nestíhá

Ve světě vytrvalostního běhu existují lidé, kteří posouvají hranice lidského těla do nepředstavitelných extrémů. Představme si sportovce, jako je profesorka Jenny Hoffmanová, která se specializuje na ultra-vytrvalostní závody. Během jednoho ze svých závodů dokázala uběhnout dvě stě dvacet osm kilometrů (sto čtyřicet dva mil) za dvacet čtyři hodin nepřetržitého běhu. Pro většinu z nás zní taková představa jako čisté mučení, ale pro trénovaného vytrvalce je to dosažitelný výkon, pokud si nasadí velmi pomalé, udržitelné tempo a pravidelně doplňuje palivo – v jejím případě například zázvorkami. Její pomalé tempo, při kterém urazí jeden kilometr zhruba za šest minut, však muselo být čtyřikrát pomalejší než blesková rychlost, jakou se po dráze řítí elitní sprinteři.

Kdyby měla Jenny Hoffmanová sprintovat naplno, aby utekla před naší známou africkou hyenou, během jediné minuty by lapala po dechu a musela by zastavit nebo drasticky zpomalit. Kdyby byl ve stejné situaci pronásledován Usain Bolt, hravě by Jenny předběhl, ale i jemu by po pouhých třiceti sekundách kompletně došlo palivo. Zjevný propastný rozdíl i překvapivá podobnost mezi těmito dvěma typy běžců nastoluje dvě zásadní otázky: Co vlastně omezuje naši maximální rychlost na krátkých vzdálenostech? A proč nedokážeme běžet rychle a daleko zároveň?

Když přijde na velmi krátké sprinty, rychlost je v prvé řadě otázkou hrubé svalové síly a technické zdatnosti. Protože nohy sprintera fungují jako kladiva, která prudce a silou dopadají na dráhu, uplatňuje se zde známý Newtonův zákon akce a reakce: každá akce vyvolává stejně velkou reakci opačného směru. Čím silněji nohy tlačí směrem dolů a dozadu proti zemi, tím větší silou působí země na tělo běžce směrem vzhůru a dopředu. Z tohoto důvodu je maximální rychlost na sto a dvě stě metrů limitována především tím, jak efektivně dokážou svaly nohou vygenerovat ohromnou sílu v tom nesmírně krátkém okamžiku – u elitních sprinterů je to sotva jedna desetina sekundy –, kdy se chodidlo dotýká povrchu dráhy. Bolt dokáže na krátkou vzdálenost běžet mnohem rychleji než vytrvalec zkrátka proto, že dokáže udeřit do země mnohem větší silou.

Na delších vzdálenostech však jak Bolt, tak vytrvalec nevyhnutelně narazí na energetickou zeď, pokud své tempo včas nezmírní. Důvodem je způsob, jakým všechny živé organismy bojují s rychlou přeměnou paliva na použitelnou energii. Často se lidské tělo přirovnává ke spalovacímu motoru: stejně jako auto spaluje benzín, tělo spaluje jídlo. Když jedeme v autě příliš rychle, dochází nám palivo rychleji. Toto přirovnání má však jednu zásadní trhlinu. Lidská těla se mnohem více podobají automobilům na baterkový pohon. Místo jedné obrovské baterie, kterou bychom čas od času dobili ze sítě, však naše buňky využívají miliony miniaturních organických baterií, které musíme dobíjet neustále, v každé zlomku sekundy.

Tyto všudypřítomné miniaturní baterky, které pohánějí veškerý život na Zemi, se nazývají ATP (adenosintrifosfáty). Jak již samotný název napovídá, každá molekula ATP se skládá z malé základny (adenosinu), ke které jsou připojeny tři molekuly fosfátu (což je atom fosforu obklopený atomy kyslíku). Tyto tři fosfáty jsou navzájem spojené v řetězci jeden za druhým, přičemž v chemických vazbách mezi nimi je uložena energie. Když je pomocí vody odtržen poslední z těchto tří fosfátů, uvolní se nepatrné množství energie, která ho poutala k druhému fosfátu, a společně s ním se uvolní jeden vodíkový iont. Z původní baterie tak zůstane pouze vybitý článek zvaný ADP (adenosindifosfát – se dvěma fosfáty).

Tato uvolněná energie pohání téměř vše, co buňky v našem těle dělají: přenášení nervových vzruchů, tvorbu bílkovin a především stahování svalů. A co je naprosto klíčové: molekuly ATP jsou plně dobíjecí. Rozkládáním chemických vazeb v molekulách cukru a tuku buňky získávají novou energii, jejíž pomocí připojí odtržený fosfát zpět k molekule ADP, a tím baterii ATP znovu plně nabijí. Univerzálním problémem všech tvorů – ať už jde o hyeny nebo lidi – však je, že čím rychleji běžíme, tím hůře tělo zvládá tyto baterky dobíjet, což naši rychlost po velmi krátké době nevyhnutelně omezí.

Abychom pochopili tento nesmírně důmyslný systém omezující rychlost, který dokázala vymyslet pouze evoluce, představme si, že spolu s Usainem Boltem bok po boku prcháme před hyenou v keňské savaně. Ačkoliv Bolt vystřelí dopředu neporovnatelně rychleji než my, po zhruba třiceti sekundách začne i on zoufale lapat po dechu. Důvodem je, že my i on dobíjíme naše molekulární baterie ATP pomocí stejných tří energetických systémů, které se zapojují postupně na různých časových škálách – okamžité, krátkodobé a dlouhodobé – a které musí neustále volit kompromis mezi maximální rychlostí a výdrží.

       [OKAMŽITÝ SYSTÉM: FOSFAGENOVÝ] -> Zásoba ATP + Kreatinfosfát
       (Max. výkon, ale vyčerpání do 10–30 sekund)
                     ↓
      [KRÁTKODOBÝ SYSTÉM: GLYKOLÝZA] -> Štěpení cukru (bez kyslíku)
       (Vysoký výkon po dobu zhruba 30–60 sekund -> hromadění laktátu a H+)
                     ↓
     [DLOUHODOBÝ SYSTÉM: AEROBNÍ]   -> Spalování cukrů a tuků (v mitochondriích s kyslíkem)
       (Udržitelný, pomalejší výkon omezovaný kapacitou VO2 max)

První z těchto procesů (zvaný fosfagenový systém) dodává energii ze všech nejrychleji, ale také nejkratší dobu. Když my i Bolt vyrazíme do sprintu, naše svalové buňky obsahují jen tolik hotových baterií ATP, kolik vystačí na prvních několik málo kroků. Zdálo by se krajně nerozumné mít v těle tak malou zásobu energie pro případ nouze, ale tyto organické baterky, přestože jsou mikroskopické, udrží vždy jen jeden jediný náboj a v celkovém součtu jsou příliš objemné a těžké na to, aby je buňky mohly vyrábět a skladovat ve velkých zásobách.

Během jedné jediné hodiny běžné chůze spotřebujete více než patnáct kilogramů (přes třicet liber) ATP. Za celý běžný den pak vaše tělo spotřebuje a obnoví množství ATP, které přesahuje vaši celkovou tělesnou hmotnost – což je pochopitelně naprosto nemožné množství pro trvalé skladování. V lidském těle je proto v jakémkoliv okamžiku uloženo pouhých přibližně sto gramů pohotovostního ATP.

Naštěstí pro nás, ještě předtím, než našich prvních pár rychlých kroků tuto skromnou zásobu zcela vyčerpá, sáhnou svaly po další pomocné molekule zvané kreatinfosfát. Tato molekula na sebe rovněž váže fosfáty a dokáže okamžitě předat svou energii k dobití ATP. Naneštěstí jsou však i zásoby kreatinfosfátu ve svalech značně omezené – po deseti sekundách maximálního sprintu jsou vyčerpány ze šedesáti procent a po třiceti sekundách nezbude ve svalech vůbec nic. Nicméně ten nesmírně cenný krátký časový interval, který kreatinfosfát svalům poskytne, stačí k tomu, aby buňky stihly nastartovat druhý systém dobíjení energie: štěpení cukru.

Slovo cukr si obvykle spojujeme se sladkou chutí, ale pro naše svaly je to v první řadě prémiové palivo, které slouží k dobíjení ATP procesem zvaným glykolýza (slovo vzniklo spojením řeckého glyco pro cukr a lysis pro rozklad). Během glykolýzy buněčné enzymy bleskově rozstřihnou molekulu cukru na dvě poloviny, čímž uvolní energii z chemických vazeb a dobijí dvě baterie ATP. Tento proces obnovy energie z cukru nepotřebuje ke svému chodu žádný kyslík a probíhá dostatečně rychle na to, aby svalům pokryl téměř polovinu spotřeby energie během třicetisekundového sprintu. Zdatný člověk má ve svém těle uloženo dostatek cukru na to, aby uběhl téměř dvacet pět kilometrů (patnáct mil).

Glykolýza má však jeden zásadní háček. Při rozstřihnutí cukru vznikají z obou jeho polovin zbytkové molekuly zvané pyruvát. Při maximálním sprintu se tyto pyruváty hromadí ve svalech mnohem rychleji, než je buňky dokážou dále zpracovat. Jakmile hladina pyruvátu stoupne na neúnosnou mez, enzymy začnou přebytečný pyruvát přeměňovat na molekulu zvanou laktát, přičemž se uvolňuje další vodíkový iont. Samotný laktát je zcela neškodný a tělo jej později znovu využije jako skvělý zdroj energie, ovšem nahromaděné vodíkové ionty způsobují, že svalové buňky se stávají kyvadlově kyselejšími. Tento nárůst kyselosti vyvolává prudkou únavu, známou pálivou bolest a prudký pokles svalové funkce. Zhruba po třiceti sekundách maximální zátěže mají sprinteři pocit, jako by jim nohy vnitřně hořely. Poté trvá poměrně dlouhou dobu, než tělo kyselinu pomalu neutralizuje a přesune přebytečný laktát do třetího, posledního, ale zato dlouhodobého aerobního energetického systému.

Život vyžaduje kyslík, zejména pokud chcete běžet daleko. Použití kyslíku ke spálení jedné jediné molekuly cukru totiž přinese ohromujících osmnáctkrát více dobitych baterií ATP než samotná glykolýza. Ale i zde narážíme na nevyhnutelný biologický kompromis: aerobní metabolismus sice poskytuje nesrovnatelně více energie, ale vyrábí ji podstatně pomaleji, protože vyžaduje dlouhý řetězec chemických reakcí a celou armádu specializovaných enzymů.

Tyto pomalé kroky probíhají uvnitř zvláštních buněčných elektráren zvaných mitochondrie. Ty dokážou spalovat nejen pyruváty vzniklé z cukru, ale také tuky, a v případě extrémní nouze dokonce i bílkoviny. Cukry a tuky se však spalují diametrálně odlišnou rychlostí. Ačkoliv má lidské tělo v tukových zásobách uloženo dostatek energie na to, abychom uběhli přes dva tisíce kilometrů (třináct set mil), rozklad a spálení tuku vyžaduje mnohem více chemických kroků, a tudíž mnohem více času než spálení cukru. V klidovém stavu pochází přibližně sedmdesát procent naší energie z pomalého spalování tuku. Čím rychleji však běžíme, tím více musíme přecházet na rychleji spalovatelný cukr. Na hranici své maximální aerobní kapacity už tělo spaluje výhradně cukr.

Díky tomuto pochopení energetických systémů už je jasné, proč jsou někteří lidé na delších tratích rychlejší než jiní. Zatímco Bolt nás na prvních metrech nechá daleko za sebou, protože doslova mlátí do dráhy větší silou, čím delší by náš vzájemný závod byl, tím větší výhodu bychom nad ním pravděpodobně získali. Aerobní systém se totiž zapíná u každého člověka ihned se začátkem pohybu, ale maximální množství energie, které je tělo schopné touto cestou vyrobit, se člověk od člověka propastně liší. Tento klíčový fyziologický strop se nazývá maximální spotřeba kyslíku, zkráceně VO2 max.

Měření VO2 max v laboratoři bývá poměrně náročný zážitek. Sportovec dostane na obličej těsnou masku připojenou k přístroji, který měří spotřebu kyslíku, zatímco běží na běžícím pásu. Jak pás zrychluje a zvedá se jeho náklon, tělo spotřebovává stále více kyslíku, až dosáhne bodu, kdy se schopnost využít další kyslík zcela zastaví a křivka se narovná – sportovec začne prudce lapat po dechu. Na této hranici, která představuje jeho VO2 max, musí veškerou další chybějící energii pro svaly dodat rychlá glykolýza. Rychlost běhu nad touto hranicí nelze udržet dlouho, protože svaly bleskově zaplaví kyselina.

Naštěstí pro sprintery nemá hodnota VO2 max téměř žádný vliv na rychlost během krátkých výbušných výkonů, jako je třicetisekundový sprint. Čím delší je však trať, tím více na ní záleží. Při běhu na sto metrů pochází z aerobního dýchání pouhých deset procent energie. Na čtyřistametrové trati už toto číslo stoupá na třicet procent, na osmi stovce je to šedesát procent a při běhu na jednu míli (1609 metrů) pochází z aerobního systému plných osmdesát procent energie. Čím dále běžíte, tím více vaše průměrná rychlost závisí na vysoké hodnotě VO2 max.

Nyní už je jasné, proč Bolt i my – a koneckonců i ona lovící hyena – musíme nevyhnutelně volit kompromis mezi tím, zda poběžíme rychle, nebo daleko. Přestože nám Bolt na startu zmizí z dohledu, oba během prvních vteřin vyčerpáme naše skromné zásoby hotového ATP a kreatinfosfátu, načež roztočíme na maximum rychlou glykolýzu. Protože však oba sprintujeme vysoko nad hranicí našeho VO2 max, po třiceti sekundách se musíme oba zastavit, opřít rukama o kolena a lapáním po dechu dobíjet molekulární baterie a čistit svaly od pálící kyseliny. Kdyby nás hyena pronásledovala dál předtím, než stihneme regenerovat, museli bychom spoléhat výhradně na náš pomalý aerobní systém a zpomalit. Čím delší by honička byla, tím lépe bychom si vedli v porovnání s Boltem, protože máme pravděpodobně lépe trénovanou vytrvalost.

Naštěstí pro Bolta by k tomuto srovnání v praxi nedošlo. Kdyby se totiž po třiceti sekundách svého bleskového sprintu zastavil a ohlédl za sebe, aby popadl dech, spatřil by hyenu, jak právě snídá nás. A v tom spočívá důležité poučení o evolučním přežití: ačkoliv nejrychlejší lidé nemají šanci předběhnout divoké šelmy, k přežití v přírodě často stačí nebýt ten úplně nejpomalejší.

Anatomie svalového vlákna: Co odhaluje pohled pod mikroskopem

I když se nepovažujeme za svalovce, naše svaly tvoří o něco více než třetinu naší celkové tělesné hmotnosti a každý den spálí zhruba jednu pětinu všech našich přijatých kalorií. Jsou to nepochybně dobře investované kalorie, protože svaly drží naše tělo vzpřímené, udržují nás v teple a umožňují nám jakýkoliv pohyb. Většina lidí však pravděpodobně jen zřídka přemýšlí o tom, jak svaly doopravdy fungují a jak vypadají zevnitř. Pokud nejste chirurg, řezník nebo anatom, svaly vidíte nejčastěji už tepelně upravené na talíři ve formě masa.

Je zajímavé, že ačkoliv rybí maso, kuřecí maso a hovězí maso chutnají úplně jinak, kdybyste základní strukturu svalů těchto různých zvířat porovnali pod mikroskopem, jen stěží byste hledali rozdíly. Je to proto, že svaly se vyvinuly už před více než šesti sty miliony let za jediným účelem: generovat tažnou sílu zkracováním své délky. Jejich základní vnitřní architektura a funkce se od těch pradávných dob téměř nezměnila. Pokud tedy svaly všech tvorů fungují stejně, proč Boltovy svaly – kromě toho, že jsou objemově větší – umožňují vyvinout tak závratnou rychlost, zatímco svaly vytrvalců jim pomáhají běžet nekonečně daleko?

Odpověď najdeme, když se na sval podíváme s maximálním zvětšením. Každý sval je v podstatě svazkem dlouhých, tenkých buněk, kterým říkáme svalová vlákna. Každé jednotlivé vlákno se dále skládá z tisíců tenčích provázků zvaných myofibrily, a ty v sobě obsahují tisíce za sebou řazených pruhovaných jednotek zvaných sarkomery (z řeckého slova pro součást masa). Sarkomery generují tažnou sílu, protože jsou tvořeny dvěma klíčovými bílkovinnými vlákny – jedním tenkým a druhým silným –, které se snaží klouzat přes sebe, přesně jako když propletete prsty pravé a levé ruky a přitahujete je k sobě.

Tento mechanický tah nastane pokaždé, když nervový systém pošle do svalu elektrický signál. Malé výběžky na silných vláknech se zaklesnou do tenkých vláken a zatáhnou za ně, podobně jako když tým přitahuje lano při přetahované. Každé jednotlivé zatažení tohoto výběžku vygeneruje nepatrné trhnutí za cenu spotřebování jedné jediné baterie ATP. Protože se však v každém svalu nacházejí miliardy těchto malých výběžků, které neustále a bleskově opakují svůj tažný pohyb, miliardy nepatrných trhnutí se okamžitě sečtou v obrovskou sílu, která pohne celým naším tělem.

Ačkoliv všechny svalové buňky pracují na stejném principu zkracování, svalová vlákna kosterních svalů, které pohybují našimi kostmi, se vyskytují v několika odlišných variantách. Na jednom konci spektra najdeme pomalá svalová vlákna (typ I), která se nestahují ani prudce, ani ohromnou silou, ale zato využívají energii aerobně s kyslíkem a jsou neuvěřitelně odolná proti únavě. Těmto vláknům se hovorově říká červené svalové vlákno, protože díky vysokému obsahu složek vážících kyslík mají tmavší, načervenalé zbarvení.

Na druhém konci spektra leží rychlá svalová vlákna (typ II), která se dále dělí na dva poddruhy: bílá a růžová. Bílá svalová vlákna (typ IIX) jsou experti na bleskovou glykolýzu – spalují cukr bez kyslíku, aby vygenerovala obrovskou, výbušnou sílu a rychlost, ale velmi rychle se unaví a zaplaví kyselinou. Růžová svalová vlákna (typ IIA) představují kompromis – dokážou vyprodukovat středně velkou sílu, ale dokážou pracovat i aerobně, takže se unaví až po středně dlouhé době. Ve výsledku jsou červená vlákna ideální pro vytrvalou, nízko-intenzivní aktivitu, jako je běžná chůze nebo běh maratonu. Růžová vlákna skvěle poslouží pro středně intenzivní výkony, jako je běh na jednu míli. A bílá vlákna jsou naprosto nepostradatelná pro krátké exploze maximálního výkonu, jako je sprint na sto metrů.

Stejně jako u každého jiného zvířete, i vaše lidské svaly se skládají z jedinečné směsi červených, růžových a bílých vláken, přičemž jejich vzájemný poměr se liší sval od svalu. Tyto rozdíly jsou krásně vidět na pečeném kuřeti. Kuřecí stehna a nohy, které pták používá k neustálému popocházení a hrabání v zemi po celý den, obsahují velké množství červených, pomalých svalových vláken – proto je toto maso tmavé a šťavnaté. Naopak kuřecí prsa, která pták potřebuje pouze k prudkému, několikasekundovému mávání křídly při úvěku před predátorem, jsou tvořena téměř výhradně bílými, rychlými svalovými vlákny – proto je prsní svalovina světla, suchá a rychlá.

U lidí pochopitelně nemůžeme rozřezávat a péci svaly, abychom zjistili jejich složení. Výzkum lidských svalových vláken proto vyžaduje, aby se dobrovolníci proměnili v živé jehelníčky a podstoupili svalovou biopsii. Tento lékařský zákrok probíhá podobně jako běžná injekce, s tím rozdílem, že dutá jehla je podstatně tlustší, a místo aby do těla něco vpravila, podtlakem z něj vycucne malý kousek svalové tkáně. Je to poměrně nepříjemný, lehce bolestivý zážitek.

Pokud byste si však nechali takto vyšetřit různé části těla, biopsie by odhalila fascinující vnitřní rozmanitost. Mnoho našich svalů má v průměru zhruba vyrovnaný, padesátiprocentní poměr pomalých a rychlých vláken. Ovšem svaly, které používáme primárně ke generování prudké síly, jako je trojhlavý sval pažní (triceps), jsou tvořeny zhruba ze sedmdesáti procent rychlými vlákny. Naopak hluboké svaly lýtka (šikmý sval lýtkový zvaný soleus), které pracují nepřetržitě při udržování rovnováhy a pomalé chůzi, se z zhruba osmdesáti pěti procent skládají z neúnavných pomalých vláken.

Poměr svalových vláken se však zásadně liší i mezi jednotlivými lidmi – a to nás vrací k otázce, proč Usain Bolt běhá o tolik rychleji než my ostatní. Ve srovnávací studii z roku 1976 byla prováděna biopsie vnějšího lýtkového svalu (gastrocnemius) u čtyřiceti různých lidí. Výsledky ukázaly, že běžná netrénovaná populace má v tomto svalu přibližně stejný poměr rychlých a pomalých vláken. Elitní sprinteři však disponovali v průměru 73 procenty rychlých vláken, zatímco profesionální vytrvalostní běžci měli v průměru 70 procent pomalých vláken. Tisíce dalších biopsií odebraných z nejrůznějších svalů od té doby tento objev znovu a znovu potvrzují: většina běžných lidí má nepatrně více pomalých vláken než rychlých. Atleti, kteří vynikají v rychlostních a silových sportech jako Usain Bolt, mají svaly dominantně osazené rychlými vlákny. A sportovci specializovaní na vytrvalost, jako byl legendární olympijský maratonec Frank Shorter, mají drtivou převahu pomalých vláken. Kromě výhodnějšího poměru vláken mívají sprinteři také svaly objemově mnohem větší než vytrvalci.

Naprosto stejné rozdělení najdeme v přírodě u zvířat, která se evolučně specializovala buď na rychlost, nebo na vytrvalost. Bleskové šelmy jako chrti a gepardi mají mohutně osvalené končetiny s drtivou převahou rychlých vláken. Zvířata vyvinutá k dlouhému vytrvalostnímu pohybu, jako jsou teriéři nebo skunci, mají tenčí končetiny ovládané především pomalými vlákny.

Zdálo by se tedy, že rozdělení karet je nekompromisní. Pokud jste po rodičích zdědili svaly plné rychlých vláken jako Usain Bolt, máte potenciál být bleskově rychlí, ale nebudete mít příliš dobrou vytrvalost. Pokud máte svaly plné pomalých vláken jako Frank Shorter, můžete se stát skvělým maratoncem, ale nemáte sebemenší šanci vyhrát sprint na sto metrů. A pokud jste se narodili se smíšeným svalstvem jako většina populace, budete mít v obou disciplínách jen průměrné výsledky. Můžeme tedy svou vlastní běžeckou průměrnost jednoduše svést na geny, které z nás udělaly spíše pomalou želvu než rychlého zajíce?

Vrozený talent versus přísná dřina: Hledání „genu rychlosti“

Můžeme se na geny skutečně vymluvit? Stejně jako u mnoha zjednodušených představ o věčném souboji vrozeného talentu a výchovy, i zde podrobnější pohled ukazuje, že musíme být velmi opatrní, než vyvodíme ukvapené závěry. Každý jednotlivý aspekt našeho těla je výsledkem nekonečně složitých interakcí mezi zhruba pětadvaceti tisíci geny, které jsme zdědili po svých rodičích, a prostředím, ve kterém jsme od okamžiku početí v mateřském lůně žili a vyvíjeli se. Jen nepatrné množství lidských vlastností má jednoduchý genetický základ. Rozplést spletitou síť vlivů genů, vnějšího prostředí a jejich vzájemného působení na naši rychlost a vytrvalost představuje obrovský vědecký oříšek.

Kdykoliv chtějí biologové prozkoumat dědičnost jakékoliv vlastnosti – například běžecké rychlosti –, nejspolehlivější data jim poskytují studie jednovaječných a dvouvaječných dvojčat. Zlatým standardem je porovnat vlastnost, jako je čas ve sprintu na sto metrů, u jednovaječných dvojčat, která sdílejí sto procent své genetické informace, se stejným výkonem u dvouvaječných dvojčat, která spolu sdílejí pouze padesát procent genů. Pokud se časy jednovaječných dvojčat navzájem podobají mnohem více než časy dvouvaječných dvojčat, je jasné, že geny mají na rychlost silný vliv. Pokud tam výrazný rozdíl není, převažuje vliv tréninku a prostředí. Matematický rozdíl mezi těmito dvěma skupinami dvojčat nám pak dá číselný odhad takzvané heritability (dědičnosti).

Přestože jsou takové výpočty zatíženy značnou chybou – už jen proto, že je nesmírně těžké vyjádřit celkový sportovní talent jedním přesným číslem –, řada studií došla k závěru, že geny vysvětlují přibližně pětadvacet až padesát procent lidského sportovního talentu. Toto číslo však musíme brát s velkou rezervou, protože výsledky se studii od studie propastně liší. Odhady dědičnosti pro čistou rychlost se pohybují v šíleném rozmezí od 30 až do 90 procent, zatímco odhady dědičnosti pro aerobní kapacitu skáčou od 40 do 70 procent. Tyto dvou až trojnásobné rozdíly mezi jednotlivými výzkumy jsou cennou připomínkou toho, že izolované studie často nedokážou zachytit chaotickou a složitou realitu skutečného světa. Není nejmenších pochyb o tom, že všichni dědíme anatomické, fyziologické a dokonce i psychické předpoklady, které nám pomáhají vyniknout v určitých sportovních dovednostech. Rozvoj těchto dovedností je však přinejmenším stejně silně – a velmi proměnlivě – ovlivněn prostředím, ve kterém rosteme, žijeme a trénujeme. Velcí šampioni jako Usain Bolt se musí jak správně narodit, tak tvrdě vypilovat tréninkem.

Dalším způsobem, jak zhodnotit souboj přírody a výchovy v otázce rychlosti versus vytrvalosti, je pokusit se najít konkrétní geny, které tyto rozdíly způsobují. A zde čeká na zastánce čistě vrozeného talentu studená sprcha. Genetické výzkumy – a že jich proběhlo bezpočet – bez výjimky selhaly v pokusu najít jeden jediný “gen rychlosti” s masivním vliem na výkon. Zmíníme nejznámějšího kandidáta na sportovní gen, který nese nepříliš přitažlivý vědecký název ACTN3. Tento gen obsahuje instrukce pro tvorbu bílkoviny, která pomáhá svalům udržet si vysokou tuhost a pevnost při prudké zátěži.

Klíčové je, že tento gen existuje ve dvou různých verzích: běžné funkční verzi zvané „R“ a mutované verzi zvané „X“, která funguje špatně a způsobuje, že svalové vlákno je měkčí a elastičtější. Vysoce medializovaná studie z roku 2003 zkoumající australské sportovce zjistila, že mutovaná verze „X“ genu ACTN3 je velmi častá u běžné nesportující populace a u vytrvalců, ale téměř vůbec se nevyskytuje u elitních sprinterů, vzpěračů a dalších sportovců, jejichž disciplína vyžaduje výbušnou sílu a rychlost. Tento objev vyvolal obrovskou vlnu nadšení. Někteří ambiciózní rodiče dokonce začali platit laboratořím za genetické testy svých malých dětí, aby jim vědci řekli, na jaký sport mají své potomky přihlásit. Pokud mělo dítě dvě kopie mutované verze „X“, bylo rodičům doporučeno, aby mu zakázali sprintovat a raději ho nutili do dálkového běhu nebo plavání.

Jakmile však vědci posbírali více dat z reálného světa, nadšení z genu ACTN3 rychle vyprchalo. Následná studie zkoumající řecké elitní sprintery ukázala, že tento gen vysvětluje v tom nejlepším možném případě pouhých 2,3 procenta rozdílů v časech ve sprintu na čtyřicet metrů. Další rozsáhlé studie pak prokázaly, že u sportovců afrického a obecně neevropského původu nemá testování tohoto genu vůbec žádnou předpovědní hodnotu.

Aby toho nebylo málo, přestože gen ACTN3 vysvětluje tak nepatrný zlomek výkonu, ze všech více než dvou set genů, které byly dosud spojeny se sportovním talentem, má stále ten vůbec nejsilnější vliv. To samozřejmě neznamená, že by geny nebyly důležité. V každé lidské populaci najdete jedince, jejichž svaly na nohou jsou přirozeně dominantně rychlé nebo naopak pomalé, a zdá se, že genetická výbava zodpovídá zhruba za čtyřicet procent těchto rozdílů ve složení vláken. Existují rovněž omezené důkazy o tom, že lidé se západoafrickými předky mohou mít v některých svalech nepatrně vyšší podíl (zhruba o osm procent) rychlých svalových vláken než lidé evropského původu.

Doposud se nám však nepodařilo najít žádné jednotlivé geny, které by samy o sobě vysvětlovaly propastné rozdíly v běžecké výkonnosti mezi jednotlivci nebo různými populacemi. Musíme proto dojít k závěru, že propastný rozdíl mezi elitním sprinterem, maratoncem a běžným smrtelníkem není způsoben několika málo mocnými geny. Místo toho se sportovní schopnosti, jako je rychlost sprintu, chovají jako jiné komplexní lidské znaky – například tělesná výška. Výška je silně dědičná, ale v jejím řízení je zapojeno více než čtyři sta různých genů, z nichž každý přispívá jen nepatrným zlomkem milimetru k celkovému součtu. Kdyby byl někdo nepatrně menšího vzrůstu, bylo by to způsobeno kombinovaným vlivem několika stovek genů zděděných z matčiny i otcovy strany. A jeho konečná výška by navíc byla ovlivněna tím, jakou měl v dětství výživu, kolik spal a jaké nemoci či stresy v průběhu růstu překonal. Proč by se měla tak neuvěřitelně složitá vlastnost, jako je rychlost nebo vytrvalost, chovat jakkoliv jinak?

Důkaz o tom, že stovky genů s malým účinkem ovlivňují náš talent jen zčásti, nám pomáhá nabourat jeden z nejrozšířenějších mýtů: představu o nevyhnutelném kompromisu mezi rychlostí a vytrvalostí. Mezi desítkami tisíc genů, které dědíme, nám některé pomáhají běžet o nepatrný zlomek sekundy rychleji, zatímco jiné nám pomáhají běžet o pár metrů dále. V naší DNA neexistuje žádný jednoduchý genetický spínač, který by lidi nekompromisně rozděloval výhradně na želvy nebo zajíce. Drtivá většina z nás má v sobě od každého trochu. Proč se tedy zdá tak naprosto zřejmé, že někteří lidé jsou předurčeni k dlouhým pomalým běhům a jiní k bleskovým sprintům? A i když dáváte přednost pomalému vytrvalostnímu klusu, má pro vás smysl občas prudce sešlápnout plynový pedál?

Konec falešného dilematu: Jak vysoce intenzivní trénink probouzí želvu i zajíce v nás

Novinář Asher Price se ve svých čtyřiatřiceti letech rozhodl pro neobvyklý experiment. Věnoval celý jeden rok intenzivnímu tréninku, aby zjistil, zda se dokáže odrazit tak vysoko, že zasmečuje basketbalový míč do koše. Ačkoliv byl nadprůměrně vysoký (sto osmdesát osm kilometrů), všechny ostatní okolnosti hrály proti němu: kromě nastupujícího středního věku nebyl nijak zvlášť sportovně založený, měl lehkou nadváhu a zrovna se zotavoval z léčby rakoviny varlat. Když se před začátku svého pokusu obrátil na odborníky s otázkou, zda je jeho sen reálný, většina z nich jeho nadšení zchladila slovy: „Podívejte, pokud jste nedokázal zasmečovat do svých třiceti let, je téměř jisté, že teď už to nedokážete.“ O tom, jak jeho pokus dopadl a kdo měl nakonec pravdu, poutavě vypráví jeho kniha Year of the Dunk. Zmíněná skeptická reakce odborníků však dokonale odráží všeobecný konsensus: že výjimečné sportovní výkony jsou výsledkem přísně dané směsi vrozeného talentu a tréninku v mládí, a že výbušné výkony vyžadující prudkou sílu jsou v přímém rozporu s vytrvalostními schopnostmi.

Všeobecný konsensus však ještě neznamená pravdu. Ačkoliv představa, že většina z nás je odsouzena do role průměrných želv nebo průměrných zajíců, obsahuje zrnko pravdy, naše vnímání rychlosti a vytrvalosti bylo pokřiveno tím, že upíráme příliš mnoho pozornosti na úzkou špičku profesionálních sportovců. Je samozřejmě nepopiratelnou pravdou, že elitní sprinterský šampion nemá sebemenší šanci v přímém souboji s nejlepším maratoncem a naopak. Tyto výjimečné lidské stroje, jejichž schopnosti leží na absolutních a extrémních okrajích lidského potenciálu, však nemají téměř žádnou vypovídající hodnotu pro běžnou populaci.

Vezměme si například ty nejrychlejší maratonce dneška, kteří dokážou uběhnout trasu dlouhou 42,2 kilometru v čase kolem dvou hodin. To znamená, že běží kilometr za kilometrem průměrným tempem pod dvě minuty a padesát vteřin na kilometr (což odpovídá tempu přibližně 4:40 na jednu míli). Dokážete běžet touto rychlostí alespoň jeden jediný kilometr? Pokud ano, zasloužíte si obdiv, protože jen velmi malé procento běžné populace dokáže takové tempo udržet byť jen na jedné jediné míli. Ve srovnání s devadesáti devíti procenty lidstva tito elitní maratonci nepředvádějí žádný kompromis mezi rychlostí a vytrvalostí. Naopak jsou živým důkazem toho, že lidské tělo dokáže běžet neuvěřitelně rychle a neuvěřitelně daleko zároveň.

Fakt, že se rychlost a vytrvalost nevylučují, jasně ukazují i jiné sportovní odvětví. Profesionální fotbalisté naběhají během jediného zápasu v průměru jedenáct až dvanáct kilometrů. Tento neustálý pohyb se skládá zhruba z dvaceti dvou minut rychlého, výbušného sprintování a šedesáti osmi minut pomalejšího klusu a chůze. Jsou to tedy vytrvalé želvy, nebo rychlí zajíci? Odpověď je očividná: jsou obojím najednou. Tím netvrdíme, že by na fyziologické úrovni neexistovaly určité kompromisy mezi extrémní vytrvalostí a extrémní rychlostí. U drtivé většiny lidí jsou však tyto drobné kompromisy zcela překryty celkovou úrovní sportovní zdatnosti.

Když se například podíváme na elitní desetibojaře, kteří musí v jednom závodě zvládnout jak výbušnou sílu, tak vytrvalost, zjistíme zajímavou závislost: ti závodníci, kteří dosahují lepších výsledků v čistě silových a rychlostních disciplínách, jako je sprint na sto metrů nebo vrh koulí, dosahují zároveň lepších časů i ve vytrvalostním běhu na patnáct set metrů. A úplně stejné pravidlo platí i v živočišné říši. Když biologové zkoumají jednotlivé žáby, hady, ještěrky nebo mloky, zjišťují, že ti jedinci, kteří dokážou vygenerovat nejrychlejší a nejvýbušnější skok či výpad, mají zároveň i největší vytrvalost.

V celkovém obraze evoluce nás náš historický vývoj jako živočišný druh sice odsoudil k celkové pomalosti v porovnání s většinou čtyřnohých savců, ale dává naprostý smysl, že v rámci našeho vlastního druhu musíme být jak želvami, tak zajíci současně. Naši pravěcí lovci a sběrači nečelili na savaně jednostranným sportovním úkolům. Jejich každodenní přežití vyžadovalo neuvěřitelně pestrou škálu fyzických aktivit: dlouhou chůzi, přenášení těžkých břemen, kopání v zemi, fyzický boj, přípravu potravy a občas dokonce i plavání. A kromě toho, že příležitostně vytrvalostně běželi dlouhé kilometry, museli tu a tam vyrazit do bleskového sprintu, aby unikli útočícímu levhartovi nebo nepřátelskému kmeni.

Dnešní zbývající komunity lovců a sběračů sice vynikají především ve vytrvalosti, ale přesná měření jejich maximální rychlosti ukázala, že dokážou sprintovat velmi slušnou (i když ne světově rekordní) rychlostí – přibližně devatenáct až dvacet sedm kilometrů za hodinu (dvanáct až sedmnáct mil za hodinu). Na opačném konci spektra dnes běžně vidíme bývalé hráče amerického fotbalu nebo ragby, kteří strávili celou svou kariéru budováním obrovské svalové hmoty a výbušné rychlosti, aby se v pozdějším věku úspěšně přeškolili na běžce maratonů. Naše těla se dokážou přizpůsobit ohromující škále fyzických výzev. A ačkoliv je pravda, že konkrétní tréninková jednotka musí dočasně upřednostnit buď naši vnitřní želvu, nebo vnitřního zajíce, nic nám nebrání v tom, abychom rozvíjeli obojí současně.

Odpověď na otázku z úvodu zní: ano, můžeme mít obojí. A co je ještě důležitější: je to pro nás nesmírně prospěšné. Pro ty z nás, kteří jsou přesvědčeni, že se narodili spíše pro pomalé vytrvalostní tempo než pro bleskový sprint, existují nezvracené důkazy o tom, že pravidelné zařazování krátkých úseků vysoké intenzity z nás nedělá jen rychlejší a silnější běžce, ale celkově zdravější a zdatnější lidi. Tento tréninkový přístup je dnes všeobecně známý pod názvem vysoce intenzivní intervalový trénink (zkráceně HIIT). Spočívá ve střídání krátkých úseků maximální, anaerobní zátěže – například ostrého sprintu – s méně intenzivními úseky určenými pro odpočinek a zotavení. Aby bylo jasno: HIIT v tomto pojetí nepředstavuje zvedání těžkých činek v posilovně; je to v jádru intenzivní kardiovaskulární trénink. Pojďme tedy naše zkoumání lidské rychlosti završit vysvětlením, jak přesně dokáže intervalový trénink zrychlit náš krok, aniž by tím jakkoliv poškodil naši těžce vybudovanou vytrvalost.

Začít můžeme u plyometrických cvičení, což je odborný název pro skokanský trénink. Typické plyometrické cvičení může vypadat jako série deseti přehnaně vysokých skoků po jedné noze (takzvaný odpichovaný skok nebo skip), při kterých se snažíte vyskočit co nejvýše a nejrychleji to jde, přičemž prudce zvedáte opačné koleno a aktivně pomáháte švihem obou paží. Při každém dopadu na zem se vaše kyčle, kolena a kotníky prudce pokrčí, čímž se svaly nohou protáhnou pod zátěží. To představuje pro svalová vlákna extrémní výzvu, protože se z tohoto protažení musí okamžitě a výbušně smrštit. Tyto skoky bleskově unaví vaše rychlá svalová vlákna.

Následně můžete provést stejný počet intenzivních zakopávání, kdy patami prudce narážíte do hýždí. A po této přípravě se pokusíte opakovaně vyrazit do maximálního sprintu na sto nebo dvě stě metrů, při kterém od svalů vyžadujete ty nejrychlejší a nejsilnější možné stahy, čímž bleskově vyprázdníte jejich buňky od zásob ATP a kreatinfosfátu. Takové tréninky jsou nesmírně náročné a dokážou způsobit intenzivní svalovou bolest, která trvá i několik dní.

Tato dřina však přináší úžasné ovoce. Pokud udržíte pravidelný režim takového tréninku alespoň dvakrát týdně, vaše svaly začnou postupně zvyšovat svou schopnost produkovat rychlou a velkou sílu. Částečně toho dosáhnou zdokonalením nervového systému: mozek se naučí vysílat signály tak, aby se v jednom okamžiku naráz stáhlo mnohem větší množství svalových vláken. Kromě toho se však začne měnit i samotná vnitřní stavba vašich svalů. Ačkoliv žádný trénink na světě nedokáže přimět tělo, aby vyrobilo zcela nová rychlá svalová vlákna z ničeho, ta rychlá vlákna, která už v těle od narození máte, začnou výrazně sílit a zvětšovat svůj průměr. Díky tomu budete silnější, a tudíž i rychlejší. Měření ukázala, že svalová vlákna sprinterů jsou v průměru o více než dvacet procent tlustší než vlákna vytrvalostních běžců.

Intenzivní trénink navíc dokáže přesvědčit přechodná růžová vlákna (typ IIA), aby se začala chovat jako výbušnější, čistě rychlá bílá vlákna (typ IIX). Dokáže také nepatrně prodloužit délku jednotlivých vláken ve svalu, což zvyšuje rychlost, s jakou se sval dokáže zkrátit, a zvyšuje celkové procento vláken, která se aktivně zapojují do stahu. Všechny tyto úžasné mikroskopické změny se však nestanou samy od sebe a vyžadují neustálé úsilí k tomu, abyste si je udrželi. Platí zde jednoduché, nekompromisní pravidlo: pokud chcete běhat rychleji, musíte se v tréninku skutečně snažit běžet rychleji.

Přínosy pravidelného intenzivního intervalového tréninku však sahají mnohem dál než jen k větším svalům na nohou. Mezi další fantastické odměny patří zásadní přestavba srdečně-cévního systému. HIIT zvětšuje schopnost srdce efektivně pumpovat krev tím, že se srdeční komory stávají prostornějšími a jejich stěny elastičtějšími. Tento trénink také zvyšuje celkový počet, vnitřní průměr a pružnost krevních cév v těle a hustě protkává svaly novými mikroskopickými kapilárami, které k vláknům přivádějí kyslík.

HIIT dále dramaticky zlepšuje schopnost svalů vychytávat z krevního oběhu glukózu pro dobíjení energie a přímo stimuluje množení buněčných elektráren – mitochondrií – uvnitř každého svalu, což tělu poskytuje dlouhodobě více energie. Tyto a mnohé další fyziologické úpravy přirozeně snižují krevní tlak a působí jako mocná prevence proti srdečním chorobám, cukrovce a dalším civilizačním onemocněním. Čím více vědci zkoumají dopady intervalového tréninku, tím jasněji se ukazuje, že by měl tvořit základní kámen jakéhokoliv pohybového režimu, bez ohledu na to, zda se připravujete na olympijské hry, nebo jste obyčejný člověk bojující o lepší fyzičku a zdravější život.

Tyto neoddiskutovatelné zdravotní přínosy nás přivádějí k nejdůležitějšímu závěru celého našeho zkoumání lidské rychlosti. Ačkoliv nás výjimeční šampioni jako Usain Bolt fascinují tím, že nám ukazují absolutní hranice lidských možností, nikdy bychom neměli zapomínat na to, že obyčejný, průměrný lidský organismus je schopen obdivuhodných fyzických výkonů. Právě tyto všestranné schopnosti bychom měli obdivovat a rozvíjet, protože sehrály v evoluční historii našeho druhu mnohem důležitější roli než jakékoliv extrémní sportovní rekordy.

Žádný z našich předků v době kamenné neměl ten luxus strávit roky specializovaným tréninkem, aby pak na ploché dráze před zraky diváků sprintoval po bílé čáře přesně sto metrů co nejrychleji. Místo toho se vyvinuli jako mistři všestrannosti – univerzální atleti připravení zvládnout širokou škálu fyzických výzev, pro které bylo nezbytné mít v sobě jak vytrvalost želvy, tak výbušnost zajíce. Můžeme jen doufat, že je na africké savaně příliš často nepronásledovaly hladové hyeny, natož pak lvi nebo šavlozubí tygři. Tyto kritické okamžiky pravdy však musely mít zásadní význam. Kdyby v nich totiž naši předkové nedokázali probudit svého vnitřního zajíce a nebyli alespoň o malý kousek rychlejší než ti nejpomalejší, vy ani já bychom tu dnes s největší pravděpodobností vůbec nebyli.

ZDROJ: Exercised: The Science of Physical Activity, Rest and Health