Новая хватка: как ступни шимпанзе меняют представления об эволюции человеческой стопы

Новое исследование, опубликованное в мартовском номере Journal of Human Evolution за 2017 год, изучает эволюцию двуногой ходьбы человека, анализируя, как ходят на двух ногах шимпанзе.

Человеческая стопа отличается от стоп всех других приматов наличием продольного свода, который охватывает несколько суставов и костей средней части стопы и, как считается, придает ей жесткость. Эта структура считается ключевой адаптацией для бипедальной локомоции (ходьбы на двух ногах), отчасти потому, что этого свода нет у ближайших ныне живущих родственников человека — африканских человекообразных обезьян.

Считается, что у африканских обезьян, напротив, очень подвижные суставы стопы для лазания по стволам деревьев и хватания за ветви, хотя для подтверждения этого было проведено мало подробных количественных исследований.

Теперь Нейтан Томпсон, Ph.D., доцент кафедры анатомии Нью-Йоркского института технологий (NYITCOM), и его коллеги ставят под сомнение давние представления о функции и эволюции человеческой стопы, изучая, как шимпанзе используют свои стопы при ходьбе на двух ногах. В исследовательскую группу также вошли Николас Холовка, Ph.D. (Гарвардский университет), Бриджит Демес, Ph.D. (Медицинская школа Университета Стоуни-Брук) и Мэтью О'Нил, Ph.D. (Медицинский колледж Университета Аризоны в Финиксе).

Большинство исследователей эволюции человека предполагают резкую дихотомию между человеческой и обезьяньей стопой: одна — жесткий рычаг для эффективной ходьбы, другая — хватательное устройство, более подвижное и менее приспособленное для двуногого передвижения. Ископаемые стопы предков человека почти всегда сравнивают со стопами шимпанзе, поэтому понимание их биомеханики критически важно. Однако до этого исследования никто не изучал, существуют ли различия в работе стопы у людей и шимпанзе во время двуногой ходьбы.

Чтобы выяснить это, команда использовала высокоскоростную motion-съемку для измерения трехмерного движения стопы у шимпанзе и людей, идущих с одинаковой скоростью, а затем сравнила диапазоны движения средней части стопы между видами.

Вопреки ожиданиям, исследователи обнаружили, что человеческие стопы более, а не менее подвижны, чем у шимпанзе, идущих на двух конечностях.

«Это открытие перевернуло наши представления о работе стоп как людей, так и шимпанзе... Что нас удивило, так это то, что средний отдел стопы человека сильно сгибается в конце шага, когда свод возвращается на место после сжатия под нагрузкой. Это движение сгибания больше, чем весь диапазон движения в суставах средней части стопы шимпанзе во время шага», — сказал Николас Холовка.

Таким образом, опровержение традиционной дихотомии означает, что исследователям, возможно, придется переосмыслить, что можно узнать об ископаемых стопах древнейших предков человека.

«Наличие у ископаемых гоминин морфологии среднего отдела стопы, похожей на человеческую, больше нельзя воспринимать как указание на жесткость стопы, но оно может рассказать нам об эволюции свойственного человеку усиленного отталкивания», — отметил Нейтан Томпсон.

Исследователи призывают в будущих работах учитывать, как морфология человеческой стопы отражает функцию продольного свода на протяжении всей фазы опоры, особенно в начале и конце шага.

«Кажется, чем больше мы узнаем о том, как двигаются шимпанзе, тем больше нам приходится пересматривать некоторые предположения, которых палеоантропологи придерживались десятилетиями», — добавил Томпсон.