Виверти еволюції. Учені розповіли, який суглоб дав людині перевагу перед мавпами

Команда вчених з усього світу занурилася в таємницю двоногого пересування і виявила несподіваний поворот. Нове дослідження показало, що пружиниста віддача склепіння відіграє головну роль у зміні положення наших щиколоток для більш ефективного кроку. Біг, схоже, максимізує цей пружний ефект, натякаючи на те, що наші предки, можливо, були відібрані за їхню бігову майстерність. Це також підвищувало ефективність ходьби. Розгадка цих еволюційних таємниць може дати надію сучасним людям, які страждають від проблем зі стопами, пише News Medical.

У Фокус.Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найцікавіші новини зі світу науки!

"Початкові теорії припускали, що наше пружинисте склепіння стопи діє як батут, підштовхуючи наше тіло до наступного кроку, — пояснює доктор Лорен Велте, провідний автор дослідження, яка займалася цією науковою роботою в Королівському Університеті, а в цей час працює в Університеті Вісконсин-Медісон, — Дивно, але ми виявили, що віддача склепіння насправді допомагає гомілкостопу піднімати тіло".

Еволюційний марш

Зміна анатомії стопи, зокрема, розвиток піднесеного медіального склепіння — ознака, що відрізняє нас від наших двоюрідних братів-мавп, яка відіграє ключову роль у двоногої локомоції. Хоча деталі неясні, обмеження рухливості склепіння, мабуть, призводить до великих витрат енергії під час бігу. З іншого боку, розгинання склепіння може зробити нас готовими до марафону за рахунок переміщення центру мас тіла вперед або зниження механічного навантаження на м'язи.

Для перевірки цих теорій дослідники залучили сімох людей з різним ступенем гнучкості стопи, чия робота ніг була зафіксована в дії за допомогою високошвидкісних рентгенівських камер руху. Висота склепіння стопи кожного учасника була задокументована, а їхні праві стопи отримали 3D-карту за допомогою комп'ютерної томографії. Були створені суворі моделі, які порівнювалися з реальним рухом стопи для аналізу впливу гнучкості склепіння на сусідні суглоби. Вони також вивчили, які суглоби відіграють ключову роль у віддачі склепіння і його внесок у загальний рух тіла і гомілкостопу.

Міцно вставши на обидві ноги

Дослідники взялися за роботу, очікуючи виявити, що віддача склепіння допомагає стопам піднімати тіло. Замість цього вони виявили, що негнучкий звід без віддачі або змушує стопу передчасно відриватися від землі, що потенційно знижує ефективність литкових м'язів, або надмірно нахиляє кістки щиколотки вперед. Останнє відображає ходу шимпанзе, що прогулюються, а не вертикальну позу, характерну для людського кроку. Пружиниста арка стала ключовим елементом, допомагаючи переорієнтувати гомілкостоп для потужнішого відштовхування від землі. Цей позитивний ефект ще більш виражений під час бігу, що натякає на те, що хороші бігуни могли схилити наших предків до еволюційної переваги гнучкого склепіння.

Також, дослідники з'ясували, що ключову роль у гнучкості склепіння відіграє суглоб між двома кістками медіального склепіння. Відстеження змін у цьому суглобі може дати ключ до розгадки часових меж переходу наших предків до вертикальної ходьби.

"Спритність наших ніг, мабуть, сприяє вертикальній ходьбі та бігу, а не змушує нас нахилятися вперед або передчасно переходити на наступний крок", — каже доктор Майкл Рейнбоу з Королівського Університету, старший автор дослідження.

Рух у бік здоров'я

Ці відкриття також відкривають багатообіцяючі терапевтичні шляхи для людей, які страждають від жорстких склепінь внаслідок травм або хвороб. Підвищення гнучкості склепіння може поліпшити загальну рухливість.

"Наші результати свідчать про те, що рух склепіння під час руху підвищує ефективність руху, — зазначає Велте, — Обмеження руху склепіння, ймовірно, призводить до відповідних змін у функціонуванні інших суглобів".

"Наша гіпотеза все ще потребує більш ретельної перевірки — нам потрібно підтвердити, що варіації гнучкості стопи в різних популяціях справді спричиняють ефекти, які ми спостерігали в нашій невеликій вибірці, — застерігає Рейнбоу, — Однак наші результати окреслили новий захопливий курс для майбутніх досліджень".

Раніше Фокус писав про те, чому ж так важко ходити піском. З одного боку, ходьба або біг по піску потребує більше енергії, але з іншого боку, таким чином, можна допомогти своєму організму відновитися після травм.