Новые открытия в эволюции: гибкий свод стопы изменил человечество навсегда

Команда ученых обнаружила, что гибкий свод на самом деле помогает выровнять голеностопный сустав в вертикальном положении, тем самым повышая эффективность ходьбы. Такие преимущества еще более заметны во время бега. А это позволяет предположить, что потребность в эффективном беге могла вызвать эволюцию гибкого свода, который также улучшил эффективность ходьбы, пишет SciTechDaily.

Полученное открытие может привести к совершенствованию методов лечения проблем, связанных со стопой, у современных пациентов.

У Фокус.Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Доктор Лорен Велте, ведущий автор исследования, объяснила: "Сначала мы думали, что такая конструкция помогает поднимать тело на следующий шаг. Оказывается, она отступает, чтобы помочь голеностопному суставу поднять тело".

Систематическое выполнение каждого шага, эволюция наших ног, имеет ключевое значение для двуногого передвижения. Считается, что гибкий свод обеспечил гоминину большую опору в прямохождении. Хотя механизм до конца не изучен, ограниченное движение свода приводит к повышенным энергозатратам во время бега. Отдача свода потенциально делает нас более эффективными бегунами, продвигая центр массы тела вперед или компенсируя механическую работу, которую в противном случае выполняли бы мышцы.

Чтобы исследовать эти гипотезы, группа ученых отобрала семерых участников с разной степенью подвижности свода и снимала их стопы с помощью высокоскоростных рентгеновских камер захвата движения во время ходьбы и бега. Измерена высота свода каждого участника, а также проведена компьютерная томография их правых стоп.

Ученые создали жесткие модели и сравнили их с измеренными движениями костей стопы, чтобы оценить влияние подвижности свода на соседние суставы. Команда также определила, какие суставы вносят наибольший вклад в отведение свода, а также вклад отведения свода в центр массы и движение голеностопного сустава.

Вопреки своим ожиданиям, исследователи обнаружили, что жесткий сустав без отдачи либо заставляет стопу преждевременно отрываться от земли, потенциально снижая эффективность икроножных мышц, либо наклоняет лодыжки голеностопного сустава слишком далеко вперед. Такой наклон вперед больше напоминает позу шимпанзе, чем вертикальную стойку, характерную для человеческой походки.

Гибкий свод, напротив, помогает выровнять голеностопный сустав в вертикальном положении, что позволяет более эффективно отталкиваться от земли. Кроме того, ученые обнаружили, что сустав между двумя костями в медиальном своде, ладьевидной и медиальной клиновидной, играет решающую роль в гибкости свода. Изменения в этом суставе потенциально могут дать представление о развитии двуногости у остатков гомининов.

Доктор Майкл Рейнбоу, старший автор исследования из Университета Королевы, заявил: "Подвижность наших стоп, похоже, позволяет нам ходить и бегать прямо, вместо того, чтобы приседать вперед или отталкиваться на следующий шаг слишком рано".

Кроме того, эти открытия открывают терапевтические возможности для людей с жесткими сводами вследствие травм или болезней. Поддержание гибкости свода может улучшить общую мобильность. Велте заявила: "Наша работа показывает, что если позволить своду двигаться во время движения, это сделает движение более эффективным. Если мы ограничим движение свода, вполне вероятно, что произойдут соответствующие изменения в функционировании других суставов".

Рейнбоу добавил: "На этом этапе наша гипотеза нуждается в дальнейшем тестировании, поскольку нам необходимо проверить, приводят ли различия в подвижности стопы среди населения к изменениям, которые мы наблюдаем в нашей ограниченной выборке. Тем не менее наша работа закладывает основу для нового увлекательного направления исследований".

Ранее Фокус писал, почему 125 тыс. лет назад древние люди болели "нашими" современными болячками.

А также мы рассказывали о разрушенном гендерном мифе. Оказывается, женщины охотились на животных наравне с мужчинами, а не только занимались собирательством.