Нові відкриття в еволюції: гнучке склепіння стопи змінило людство назавжди

Команда вчених виявила, що гнучке склепіння насправді допомагає вирівняти гомілковостопний суглоб у вертикальному положенні, тим самим підвищуючи ефективність ходьби. Такі переваги ще помітніші під час бігу. А це дозволяє припустити, що потреба в ефективному бігу могла спричинити еволюцію гнучкого склепіння, яке також покращило ефективність ходьби, пише SciTechDaily.

Отримане відкриття може призвести до вдосконалення методів лікування проблем, пов'язаних зі стопою, у сучасних пацієнтів.

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

Докторка Лорен Велте, провідна авторка дослідження, пояснила: "Спочатку ми думали, що така конструкція допомагає підіймати тіло на наступний крок. Виявляється, вона відступає, щоб допомогти гомілковостопному суглобу підняти тіло".

Систематичне виконання кожного кроку, еволюція наших ніг, має ключове значення для двоногого пересування. Вважається, що гнучке склепіння забезпечило гомінін більшою опорою у прямоходінні. Хоча механізм до кінця не вивчений, обмежений рух склепіння призводить до підвищених енерговитрат під час бігу. Віддача склепіння потенційно робить нас ефективнішими бігунами, просуваючи центр маси тіла вперед або компенсуючи механічну роботу, яку в іншому випадку виконували б м'язи.

Щоб дослідити ці гіпотези, група науковців відібрала сімох учасників з різним ступенем рухливості склепіння і знімала їхні стопи за допомогою високошвидкісних рентгенівських камер захоплення руху під час ходьби та бігу. Виміряно висоту склепіння кожного учасника, а також проведено комп'ютерну томографію їхніх правих стоп.

Вчені створили жорсткі моделі і порівняли їх з виміряними рухами кісток стопи, щоб оцінити вплив рухливості склепіння на сусідні суглоби. Команда також визначила, які суглоби вносять найбільший внесок у відведення склепіння, а також внесок відведення склепіння в центр маси і рух гомілковостопного суглоба.

Всупереч своїм очікуванням, дослідники виявили, що жорсткий суглоб без віддачі або змушує стопу передчасно відриватися від землі, потенційно знижуючи ефективність литкових м'язів, або нахиляє кісточки гомілковостопного суглоба занадто далеко вперед. Такий нахил вперед більше нагадує позу шимпанзе, ніж вертикальну стійку, характерну для людської ходи.

Гнучке склепіння, навпаки, допомагає вирівняти гомілковостопний суглоб у вертикальному положенні, що дозволяє більш ефективно відштовхуватися від землі. Крім того, вчені виявили, що суглоб між двома кістками в медіальному склепінні, човноподібною і медіальною клиноподібною, відіграє вирішальну роль у гнучкості склепіння. Зміни в цьому суглобі потенційно можуть дати уявлення про розвиток двоногості у решток гомінінів.

Доктор Майкл Рейнбоу, старший автор дослідження з Університету Королеви, заявив: "Рухливість наших стоп, схоже, дозволяє нам ходити і бігати прямо, замість того, щоб присідати вперед або відштовхуватися на наступний крок занадто рано".

Крім того, ці відкриття відкривають терапевтичні можливості для людей з жорсткими склепіннями внаслідок травм або хвороб. Підтримка гнучкості склепіння може покращити загальну мобільність. Велте заявила: "Наша робота показує, що якщо дозволити склепінню рухатися під час руху, це зробить рух ефективнішим. Якщо ми обмежимо рух склепіння, цілком ймовірно, що відбудуться відповідні зміни у функціонуванні інших суглобів".

Рейнбоу додав: "На цьому етапі наша гіпотеза потребує подальшого тестування, оскільки нам необхідно перевірити, чи призводять відмінності в рухливості стопи серед населення до змін, які ми спостерігаємо в нашій обмеженій вибірці. З усім тим наша робота закладає основу для нового захопливого напрямку досліджень".

Раніше Фокус писав, чому 125 тис. років тому древні люди хворіли на "наші" сучасні болячки.

А також ми розповідали про зруйнований гендерний міф. Виявляється, жінки полювали на тварин на рівні з чоловіками, а не лише займалися збиральництвом.