Антропология

Дизайн (структура) стопы: опора для ходьбы, а не эволюционная ступень

Из живых приматов только люди ходят эффективно и легко на двух ногах. И многие эволюционисты считают, что прямохождение было плацдармом для нашего головного мозга. Являются ли наши ноги основополагающим отличием между обезьянами, которые ходят на четвереньках, и нами? Как мы научились так ходить? Любознательные эволюционисты хотят знать!

Пытаясь разобраться, как люди развивали ходьбу в отличие от наших предполагаемых двоюродных братьев шимпанзе, ученые-эволюционисты любят сравнивать наши ноги и лодыжки. Они похожи, каждая из них состоит из 26 костей, но они вращаются и сгибаются по-разному во время ходьбы. Новое исследование, которое сравнивает ноги людей и шимпанзе при вертикальной ходьбе, показало неожиданные факты того, как движутся наши ноги. Некоторые из этих парадоксальных и до сих пор недооцененных признаков не стыкуются с обычными эволюционными представлениями о нашем жизненном пути по эволюционной лестнице.

Форма и функция ноги: выгибается дугой или нет

Некоторые особенности человеческой стопы способствуют эффективности и равновесию нашей вертикальной походки. Например, на каждом шагу, после расслабления костей удар каблуком позволяет ноге адаптироваться к поверхности под ней, кости ноги мгновенно смыкаются друг с другом, образуя жесткий рычаг, чтобы подтолкнуть нас вперед. Изгиб дугой также делает прямохождение естественным для нас. Наша продольная арка, которая проходит с передней части назад, имеет более высокую часть на внутренней стороне стопы (медиальная продольная арка) и более низкую часть на внешней стороне стопы (боковая продольная арка). Нога имеет также другую арку (поперечную арку), проходящую от одной стороны к другой, примерно перпендикулярно к продольным аркам.

Наши арки выступают как пружинные амортизаторы. Когда мы идем, наши арки также переносят вес с наружного края стопы к подъему свода стопы. Подъем свода стопы мы используем в качестве опоры, затем мы отталкиваемся, ловим себя другой ногой. Когда наши арки растягиваются вниз и сжимаются, они собирают и отпускают энергию на каждом шагу. Кроме того, как мы будем обсуждать ниже, новые исследования обнаружили дополнительный уникальный человеческий источник жизнеспособной силы, которая в один миг увеличивает продвижение вперед на каждом шагу. Не странно ли, что Леонардо да Винчи, как известно, назвал человеческую ногу "шедевром техники и творением искусства"?

Арочные ноги являются особенностью людей, даже с так называемым плоскостопием. И это не только те кости, которые образуют наши арки, но и мягкие ткани, которые стягивают их, закрепляя в определенных размерах, позволяя и ограничивая их движение так, чтобы они функционировали правильно. Арочные ноги, кстати, являются основой для эволюционной интерпретации известных следов Лаэтоли, поскольку они, кажется, были оставлены человеческими ногами в то время, когда, как эволюционисты считают, люди еще не существовали.

Шимпанзе не имеют арочных ног. Их ноги не образуют жесткий рычаг. И они резко изгибаются и сглаживаются так, как обычные человеческие ноги не делают. Благодаря тому, что большой палец размещается противоположно другим, очень подвижные ноги шимпанзе лучше приспособлены для хватания ветвей деревьев или ходьбы на четвереньках, чем для прогулки по главной улице.

Тропа для прогулок: две дороги на протяжении эволюционного времени

Эволюционисты считают, что у людей и шимпанзе есть общие предки, от которых каждый из наших родов начинался миллионы лет назад. Их сторона предполагаемого раскола продолжала раскачиваться на деревьях и ходить по полям на четвереньках. Наша сторона "семьи" эволюционировала так, чтобы ходить по всему миру, думать глубокие мысли и летать на Луну. Хождение вертикально считается важным шагом в развитии нашего большего, лучшего мозга.

НОГА ЧЕЛОВЕКА ОТЛИЧАЕТСЯ ОТ

 НОГИ ШИМПАНЗЕ ДАЖЕ БОЛЬШЕ,

 ЧЕМ СЧИТАЛОСЬ РАНЕЕ

Чтобы сравнить ноги человека и шимпанзе, надеясь узнать больше об эволюции ходьбы, Натан Томпсон и его коллеги наблюдали за разными субъектами в университете Стони Брук. Действительно наблюдали! Они использовали сложные технологии, чтобы сравнить ноги и лодыжки шимпанзе и человека в нескольких точках с разных точек зрения. К этому времени большая часть сведений о ногах шимпанзе и людей возникла за счет меньшей технологической методологии. Нога, как они узнали, отличается от стопы шимпанзе еще гораздо больше, чем считалось ранее. И эти различия настолько парадоксальны, что эволюционная история их родства через общего предка стала еще более затруднительной и непонятной.

Несмотря на то, что прямохождение является очень неэффективным для шимпанзе, они могут это делать и услужливо делали это для данного исследования. Таким образом, поведение костей и суставов стопы шимпанзе можно сравнивать непосредственно с человеческими, выполняющими ту же функцию. Исследователи использовали визуализацию движения для анализа ног пяти мужчин и двух самцов шимпанзе в то время, как они шли. Оказывается, кости человеческой ноги во время ходьбы меняются гораздо больше, чем у кого-либо раньше. Фактически, несмотря на способность человеческой ноги превращаться в жесткий рычаг на каждом шагу, многомерная перспектива обнаружила сюрприз. Рассматривая ногу под разными углами и сравнивая ее с ногами шимпанзе, исследователи обнаружили, что часть стопы человека является еще более мобильной, чем шимпанзе! Эта информация заставит эволюционистов придумать способ описать свою историю передвижения на двух ногах.

Николай Головко, отделение Гарвардской эволюционной биологии человека, ведущий автор исследования, опубликованного в журнале "Эволюция человека", объясняет:

Этот вывод превзошел наши предположения о том, каким образом работают ноги как человека, так и шимпанзе. На основе простых визуальных наблюдений мы давно знаем, что человеческие ноги становятся более жесткими, чем у шимпанзе и других обезьян, когда пятку сначала поднимают с земли во время ходьбы. Что удивило нас, так это то, что средняя область стопы человека резко сжимается в конце шага, поскольку арочные пружины возвращаются на место после ее сжатия при нагрузке на ногу. Эти сгибательные движения больше, чем весь диапазон движений в суставах среднего отдела стопы шимпанзе во время шага ходьбы, что ведет нас к выводу, что высокая подвижность суставов среднего отдела стопы, на самом деле, является выгодной для ходьбы людей. Мы никогда бы не обнаружили это, не имея возможности изучать шимпанзе с развитой технологией визуализации движения.1

Наши невероятно гибкие ноги

Точнее остановившись на различиях между стопами шимпанзе и человека во время прямохождения, команда Головко надеялась больше узнать об эволюции человеческой ноги и передвижении на двух ногах. В процессе они узнали больше о сложных способах, позволяющих человеческой ноге двигаться. Замечательный замысел нашей ноги, оказывается, еще более замечательным, чем мы думали.

Открытие того, что средняя часть ног многих людей имеет более шимпанзеподобную мобильность, чем считается нормальной, не новое. Например, пассивное вращение костьми стопы и голеностопных суставов в пазухах человека и шимпанзе показала, что они имеют сходный диапазон движений. Наблюдение за ходьбой показало, что человеческая стопа имеет больше подвижности, чем кто-то мог подумать. Например, в 2013 году Джереми Ди Силва и Симоне Джилл измеряли давление, которое оказывают различные части босой стопы у взрослых, посещающих Бостонский музей. У восьми процентов из них была увеличена сплющенность стопы, поскольку она прокатывалась вперед.2

Образный изгиб вниз, как правило, образуется в средней части стопы шимпанзе, когда он ходит. Этот изгиб называется плюсневым нарушением. ДеСильва и Джилл интерпретировали свои наблюдения как отражение нашего общего рода с обезьянами, особенность, которую наши предки оставили на деревьях. Как мы говорили в "Гибкие ноги: могли ли люди оставить их на деревьях?" Они предложили, что плюсневое нарушения снижает эффективность ходьбы на двух ногах и, следовательно, развивалось у большинства людей. Другие не согласились, предполагая, что такой наклонный изгиб сделает стопу более стабильной в случае внезапного изменения скорости. Понятно, что нужно больше исследований.

Исследование Holly's Stony Brook значительно увеличило понимание о нашей невероятно гибкой ноге. Во время работы как жесткий рычаг, который помогает нам поднять вес вверх и выбросить вперед, кости ноги и лодыжки временно заблокированы в достаточно стабильном расположении. Однако в то же время, исследователи обнаружили, что движение мышц заставляет эти же кости двигаться относительно друг друга, готовя стопу к внезапному сгибанию, когда мы отталкиваемся от земли. Неожиданное сгибание средней части увеличивает мощность нашего толчка. А движения толчка координируются с движениями костей лодыжки, задача которых не только оптимизировать рычаги ноги, но и одновременная работа с ногами и бедрами для оптимизации мощности и равновесия.

Стопа обезьяны и стопа человека

С биофизической инженерной точки зрения наша стопа является шедевром. Готовясь к отталкиванию, кости ноги и голени вращаются таким образом, что пятка ноги становится опорой, а голеностоп двигает нас вперед. Поскольку опорная точка для этого анатомического рычага, насколько это возможно, зависит от оси вращения лодыжки, это лучший способ получить мощный шаг. И потому, что нога остается жесткой, а затем резко изгибается - толкает пятку стопы и большой палец на землю, как мышцы тела вытягиваются - человек достигает мощного продвижения вперед, а шимпанзе не может сделать толчок ногами.

Шимпанзе не были сотворены так, чтобы ходить обычно на двух ногах. Поэтому их ноги не были разработаны так, чтобы это было для них легким. Действительно, это неудивительно. Нога обезьяны не была создана для облегчения передвижения на двух ногах, а наша была.

Несмотря на сходство внезапного сгиба человека с плюсневым нарушением стопы шимпанзе, исследователи установили, что внезапное сгибание, которое возникает, когда нога выталкивается вперед, не происходит одновременно, как у шимпанзе. И время здесь - это все. Хотя и у шимпанзе, и в человеческих ногах происходит гораздо больше движений, чем считалось ранее, моменты, когда их кости двигаются, не совпадают. Наконец, человеческий большой палец, гораздо менее подвижный, чем палец обезьян, обеспечивает надежное отталкивание, с которого длинный рычаг ноги и прикрепленные к нему мышцы дают толчковую силу, сравнимую с силой в шаге шимпанзе.

Последствия нашего невероятно упругого шага

Ученые эволюционисты уже убеждены, что обезьяньи предки превращались в людей на протяжении миллионов лет. Они пытаются найти следы этого перехода в окаменелостях вымерших видов обезьян и людей, а также в анатомии живых людей и обезьян. Они просто рассматривают исследования Stony Brook в качестве доказательства того, что эволюция прямохождения была сложнее, чем считалось ранее. Однако, лишенные эволюционных предположений, исследования подтверждают, что каждая нога - человека и обезьяны - разрабатывается с огромной сложностью, поверхностным сходством и жизненно важными отличиями, которые позволяют своему владельцу двигаться по образу Бога.

Могут палеонтологи по окаменевшим ногам сказать, как ходили приматы? Авторы исследования пересмотрели окаменелости различных гоминидных ног, чтобы выяснить, является ли интерпретация, которая обычно применяется к записи об окаменелостях, надежной. Они обнаружили, что в ногах окаменелости Homo habilis и двух окаменелостей Homo erectus явно был человеческий тип продольной арки, человеческий большой палец и другие особенности, связанные с современным способом хождения человека. Окаменелые ноги различных австралопитеков, однако, обладая несколькими специфическими суставами, напоминающими человека, не имеют четких признаков, которых требует прямохождение.3 Это, конечно, не является сюрпризом для создателей. В конце концов, люди - но не обезьяны - были спроектированы Богом со всем необходимым, чтобы они могли ходить прямо. Если бы Бог создал как человека, так и животных, чтобы размножаться и меняться не только в пределах своих созданий, все разновидности людей на протяжении всей нашей 6000-летней истории могли бы еще демонстрировать способность встать и ходить на двух ногах.

АВТОРЫ ЭВОЛЮЦИОННЫХ 

ИССЛЕДОВАНИЙ ПОКАЗАЛИ РЯД 

РАЗЛИЧИЙ МЕЖДУ СТОПАМИ 

ЧЕЛОВЕКА И ШИМПАНЗЕ

Таким образом, авторы эволюционного исследования подчеркнули ряд различий между стопами человека и шимпанзе. Они, как и другие, также показали, что костная анатомия стопы и лодыжки не показывает, идут их владельцы вертикально или нет. Это ставит под сомнение претензии тех, кто видит наследственное прямохождение в костях различных вымерших обезьян. Их открытие ничего не делает для выявления общего происхождения между шимпанзе и людьми. Также оно не намечает какой-то эволюционный путь к двойственности. Те, кто считает так, основывают свои выводы на предвзятых верованиях в то, что обезьяны и люди имеют общего предка, и ходьба на двух ногах была тем, что должно было развиваться и помогало нам стать человеком.

Напротив, уникальность человеческой стопы освещает мудрость нашего Творца Бога. Ее динамический замысел позволяет изменять характеристики каждого момента каждого шага. Но анатомические проявления Его мудрости не останавливаются. Нога не является изолированной структурой. Попеременное соприкосновение с землей внизу, когда мы двигаемся, каждое движение стопы координируется с движениями в голени, ноге, колене, бедре и спине. Эти великие замыслы работают вместе, что позволяет нам ходить вертикально. Бог - Творец Библии - знал, что анатомически потребуется для жизнедеятельности Его существ - будь то люди, сделанные по Его образу, или обезьяны и другие животные - ходить такими способами, которыми Он задумал.

 

Автор: д-р Элизабет Митчел

Дата публикации: 06.04.2017

Источник: Answers in Genesis

 

Перевод: Литус. П.

Редактор: Кравец Д.

 

Ссылки:

  1. New York Institute of Technology, “Chimpanzee Feet Allow Scientists a New Grasp on Human Foot Evolution,” ScienceDaily, February 8, 2017, https://www.sciencedaily.com/releases/2017/02/170208131906.htm.
  2. Nicholas B. Holowka, Matthew C. O'Neill, Nathan E. Thompson, and Brigitte Demes, “Chimpanzee and Human Midfoot Motion During Bipedal Walking and the Evolution of the Longitudinal Arch of the Foot” (Journal of Human Evolution 104 [2017]: 23–31, doi:10.1016/j.jhevol.2016.12.002), 28.
  3. Holowka, O’Neill, Thompson, and Demes, “Chimpanzee and Human Midfoot Motion During Bipedal Walking and the Evolution of the Longitudinal Arch of the Foot,” 29.

Написать коментарий