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实验生物学杂志脚趾短是为奔跑进化而成物流

发布时间:2019-11-29 12:46:09 阅读: 来源:排屑器厂家

科学网—《实验生物学杂志》:脚趾短是为奔跑进化而成

人类脚部的照片北京时间2月25日消息,据美国《连线》杂志网站报道,如果你曾经纳闷人类为何没有适于抓握的长脚趾,从而让双脚也具备双手的功能,那么最新的科学研究将告诉你答案:粗而短的脚趾或许是为奔跑量身定制的。根据这项最新生物力学分析结果,长脚趾比短脚趾耗费更多体力,产生更多的震动,这也是帮助居住于大草原的人类祖先追逐猎物的诸多生理进化之一。区别其他物种的重要标志加拿大卡尔加里大学人类学家坎贝尔 罗利安(Campbell Rolian)说: 相比短脚趾,长脚趾在运动时需要肌肉,需要更多力气才能保持身体稳定。只要我们从事大量跑动,那么自然选择便会青睐于短脚趾的人。 大多数灵长类动物,包括跟我们关系最近的黑猩猩,按身体比例脚趾都长过人类的脚趾。人类脚趾十分短小,感觉没有深度,只能伸开和弯曲。多数能跑的动物的脚趾同样很短。猫和狗等一些动物的爪子几乎完全由脚掌或手掌构成。罗利安的研究小组由此想知道,奔跑是否可以解释人脚的生理构造。当然,奔跑对早期智人的重要性很好推测。但是,这项技能对人体进化确实具有不同寻常的意义:除了智人外,只有极少数动物具备长跑能力,没有一种动物可以在炽热的阳光下长时间奔跑。比如狼和鬣狗,它们只能在寒冷天气或黄昏时分长途奔袭捕猎,在高温情况下则丧失了这种能力。需要耐力的奔跑则是将早期人类同其他物种区别开来的一个重要标志。根据这项研究的另一位成员、哈佛大学人类学家丹尼尔 利伯曼(Daniel Lieberman)介绍,在有关大草原的长途奔跑问题上,现代人体结构的很多特征都发挥了重要作用。跟腱好比弹簧,可以起到保存体力的作用;后肢具有超大关节,而臀部肌肉则是保持稳定的完美工具。同样,大脑对奔跑活动产生的身体颤动具有特有的敏感度。脚趾长增加对肌肉损伤脚趾或许就属于这一类人体进化。利伯曼说: 人类非常适合耐力跑,这一定程度上使得人体变化更有意义。我们不仅是出色的短跑运动员,而且还是地球上最优秀的长跑选手。 这种人类擅长于长跑的论断尚未被普遍接受。美国威斯康星州大学古人类学家约翰 霍克斯(John Hawks)说: 走和跑利用了一样的人体部位。很难说这些人体构造是为奔跑量身定制,更为确切的说,是为长跑打造的。 霍克斯没有参加罗利安的研究。但是,罗利安的研究至少证明了脚趾对跑步的重要性。这项研究刊登在最新一期《实验生物学杂志》(Journal of Experimental Biology)上。人在向前走或跑时,一只脚在空中,另一只脚在地面,人体一半到四分之三的重量恰好落在前脚上。罗利安说: 你走步时,一只脚在迈出一步前,另一只脚已经着地。你已经转移了部分身体重量。你的脚趾必须在跑动过程中完成更多的工作,推动你的身体向前。 实验中,15名志愿者在一个对压力十分敏感的表面上一会儿跑,一会儿走,罗利安的研究小组对他们给这个表面施加的力量进行了分析,结果发现脚趾力量只要增加20%,产生的电动力(motor force)却是原来的两倍。我们可以从更为直观的跷跷板活动来解释这一问题:压力和支点之间的距离可使杠杆力增大。罗利安还发现,长脚趾在让身体停止活动,或利用它们去引导跑和走所必须的向前倾的活动时,需要耗费更多的体力。这多出来的体力便是由长脚趾耗费的,因此增加了对肌肉的压力和损伤,可能使其成为自然选择的牺牲品。凭借耐力猎杀大型动物化石记录也粗略提供了合适的例证:类人猿的脚趾比南方古猿(最早的两足原始人类)脚趾长,而南方古猿的脚趾又比人属的脚趾长,现代人就属于人属。霍克斯指出,长途奔跑现已极为罕见, 在其存在的地方,是由非常复杂的文化适应支持(cultural adaptation)的,包括跟踪、水资源储存,将肉类运回家等等。至于早期人类是否存在这些文化适应证据,现阶段几乎没有,或根本不存在。 然而,利伯曼指出,早期人属及其后代显然以大型动物为食,尽管猎杀大型动物所必须的投射物只是在距今几千年前发明出来的。利伯曼说: 我们的祖先,那些身单力薄的灵长类动物,如何猎杀大型动物?答案是我们可以追它们。我们让它们飞奔,它们不能一边奔跑,一边喘气。我们不是凭速度拖垮羚羊的,而是凭借耐力。 当然,如今在商店和餐厅,奔跑已变成一种休闲娱乐活动,而硬底鞋吸收了赤足所感受的部分震动。从古代进化的压力释放出来,我们的双脚又会遭遇什么事情呢?罗利安说,现在说一切都不会发生还为时尚早, 但这是一个有关人体构造的许多特征的普遍问题。因为我们不再需要短脚趾最早的那种作用,于是有人又在谈论短脚趾最终是否会消失。 《实验生物学杂志》论文摘要(英文)美国《连线》杂志网站报道原文(英文)

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