Человеческая ступня отличается от ступней всех других приматов наличием продольной дуги, которая охватывает многочисленные суставы и кости в области средней части стопы и, как считается, укрепляет стопу. Эта структура считается критически важной адаптацией для двуногого передвижения или ходьбы на двух ногах, отчасти потому, что эта дуга отсутствует на ногах ближайших живых родственников людей, африканских обезьян.В отличие от африканских обезьян издавна считалось, что у них очень подвижные суставы ног, позволяющие лазать по стволам деревьев и хвататься за ветви, хотя было проведено мало подробных количественных исследований, подтверждающих эти убеждения.
Но теперь Натан Томпсон, доктор философии, доцент кафедры анатомии Колледжа остеопатической медицины Нью-Йоркского технологического института (NYITCOM), является одним из исследователей, ставящих под сомнение некоторые давние идеи о функции и эволюции стопы человека. исследование того, как шимпанзе используют ноги при ходьбе на двух ногах. Исследовательская группа, в состав которой входят Николас Холовка, доктор философии. (Гарвардский университет); Брижит Демес, доктор философии (Медицинский факультет Университета Стоуни-Брук); и Мэтью О’Нил, доктор философии. (Медицинский колледж Университета Аризоны, Феникс), проводил исследование и собирал данные, пока все находились в Университете Стоуни-Брук (2013–2015 гг.).
Большинство исследователей, изучающих эволюцию человека, допускают резкую дихотомию между ногами человека и шимпанзе. Один из них — это жесткий рычаг, который позволяет легко и эффективно ходить на большие расстояния. Другой — захватное устройство, гораздо более мобильное и менее эффективное при ходьбе на двух ногах.
Ископаемые ноги ранних предков человека почти всегда сравнивают с ногами шимпанзе, поэтому знание биомеханики их стопы имеет решающее значение для понимания того, как эволюционировала человеческая стопа. Однако до этого исследования никому не удавалось на самом деле выяснить, существуют ли различия между людьми и шимпанзе в том, как работает ступня при ходьбе на двух ногах.Чтобы выяснить это, эта исследовательская группа использовала высокоскоростной захват движения для измерения трехмерного движения стопы у шимпанзе и людей, идущих с одинаковой скоростью. Затем они сравнили диапазон движений средней части стопы у разных видов.
Вопреки ожиданиям, исследователи обнаружили, что человеческие ноги более, а не менее подвижны, чем шимпанзе, ходящие на двух конечностях.«Это открытие опровергло наши предположения о том, как работают ступни как людей, так и шимпанзе.
Основываясь на простых визуальных наблюдениях, мы давно знаем, что человеческие ступни жестче, чем у шимпанзе и других обезьян, когда пятка впервые отрывается от земли в шаг 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 превышает весь диапазон движений в суставы средней части стопы шимпанзе во время шага ходьбы, что привело нас к выводу, что высокая подвижность суставов средней части стопы на самом деле выгодна для ходьбы человека. Мы никогда бы не обнаружили этого, не имея возможности изучать шимпанзе с помощью передовой технологии захвата движения », — сказал Холовка из Гарвардского отделения Эволюционная биология человека.
В конечном счете, согласно результатам, тот факт, что традиционная дихотомия между людьми и шимпанзе была опровергнута, означает, что исследователям, возможно, придется переосмыслить то, что можно узнать по ископаемым ногам самых ранних предков человека. «Присутствие человеческих суставов средней части стопы у ископаемых гомининов больше не может рассматриваться как показатель жесткости стопы, но это может говорить нам об эволюции человеческой механики улучшенного отталкивания», — сказал Томпсон из NYITCOM.Основываясь на этих выводах, исследователи рекомендуют в будущих исследованиях рассмотреть способы, которыми морфология стопы человека отражает функцию продольного свода стопы на протяжении всей фазы опоры, особенно в начале и в конце шага.
Томпсон добавил: «Одна из замечательных особенностей этого проекта заключается в том, что он показывает нам, сколько нам еще предстоит узнать о наших ближайших родственниках. Похоже, что чем больше мы узнаем о том, как передвигаются шимпанзе, тем больше мы должны переосмысливать некоторые из предположений, которых палеоантропологи придерживались десятилетиями ».