Исследование эволюции ходьбы человека путем изучения того, как шимпанзе ходят на двух ногах, является предметом новой исследовательской работы, опубликованной в мартовском номере журнала «Эволюция человека» за 2017 год.
Стопа человека отличается от стоп всех других приматов наличием продольного свода, который охватывает многочисленные суставы и кости средней части стопы и, как считается, придает стопе жесткость. Эта структура считается важной адаптацией к двуногому передвижению или ходьбе на двух ногах, отчасти потому, что эта арка отсутствует у ближайших живых родственников человека, африканских человекообразных обезьян.
Напротив, долгое время считалось, что африканские человекообразные обезьяны обладают очень подвижными суставами стопы для лазания по стволам деревьев и хватания за ветки, хотя для подтверждения этих убеждений было проведено несколько подробных количественных исследований.
Но теперь Натан Томпсон, доктор философии, доцент кафедры анатомии Колледжа остеопатической медицины Нью-Йоркского технологического института (NYITCOM), является одним из исследователей, подвергающих сомнению некоторые давние идеи о функции и эволюции человеческой ступни, исследуя, как шимпанзе используют свои ступни при ходьбе на двух ногах. Исследовательская группа, включающая членов Николая Холовки, к.т.н. (Гарвардский университет); Бриджит Демес, доктор философии. (Медицинский факультет Университета Стони Брук); и Мэтью О'Нил, доктор философии. (Медицинский колледж Университета Аризоны, Феникс), провел исследование и собрал данные, пока все они были в Университете Стоуни-Брук (2013-2015).
Большинство исследователей, изучающих эволюцию человека, исходят из резкой дихотомии между ногами человека и шимпанзе. Одним из них является жесткий рычаг, который делает ходьбу на большие расстояния легкой и эффективной. Другой представляет собой хватательное устройство, гораздо более подвижное и менее эффективное при ходьбе на двух ногах. Ископаемые ступни ранних предков человека почти всегда сравнивают со ступнями шимпанзе, поэтому знание биомеханики их ступней имеет решающее значение для понимания того, как развивались ступни человека. Однако до этого исследования никто не мог на самом деле выяснить, существуют ли различия между людьми и шимпанзе в том, как работает стопа при ходьбе на двух ногах.
Чтобы выяснить это, эта исследовательская группа использовала высокоскоростной захват движения для измерения трехмерного движения стопы у шимпанзе и человека, идущего с одинаковой скоростью. Затем они сравнили диапазон движений средней части стопы между видами.
Вопреки ожиданиям, исследователи обнаружили, что ноги человека более, а не менее подвижны, чем шимпанзе, передвигающиеся на двух конечностях.
Это открытие перевернуло наши представления о том, как работают ноги людей и шимпанзе. Основываясь на простом визуальном наблюдении, мы давно знаем, что человеческие ступни жестче, чем у шимпанзе и других обезьян, когда пятка впервые отрывается от земли при ходьбе. Что нас удивило, так это то, что область средней части стопы человека резко сгибается в конце шага, когда свод стопы возвращается на место после сжатия во время нагрузки. Это сгибательное движение больше, чем весь диапазон движений в суставах средней части стопы шимпанзе во время шага, что позволяет нам сделать вывод, что высокая подвижность суставов средней части стопы на самом деле полезна для ходьбы человека. Мы бы никогда не обнаружили этого, если бы не изучали шимпанзе с помощью передовой технологии захвата движения», - сказал Холовка из Гарвардского отдела эволюционной биологии человека.
В конечном счете, согласно выводам, тот факт, что традиционная дихотомия между людьми и шимпанзе была опровергнута, означает, что исследователям, возможно, придется переосмыслить то, что можно узнать из ископаемых ног самых ранних предков человека.«Присутствие человеческой морфологии суставов средней части стопы у ископаемых гомининов больше не может рассматриваться как показатель ригидности стопы, но это может рассказать нам об эволюции усовершенствованной механики отталкивания, похожей на человеческую», - сказал Томпсон из NYITCOM.
Основываясь на этих выводах, исследователи рекомендуют будущим исследованиям рассмотреть способы, которыми морфология стопы человека отражает функцию продольного свода на протяжении всей фазы опоры, особенно в начале и в конце шага.
Томпсон добавил: «Одна из вещей, которая действительно примечательна в этом проекте, заключается в том, что он показывает нам, как много нам еще предстоит узнать о наших ближайших родственниках. Кажется, что чем больше мы узнаем о том, как двигаются шимпанзе, более того, мы должны переосмыслить некоторые предположения, которых придерживались палеоантропологи на протяжении десятилетий».