黑猩猩

是什么让人类的脚如此独特

发布时间:2022/9/24 12:43:58   
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我们的脚站起来了。构成脚的骨骼占了人类骨骼的四分之一,然而,尽管它们占了人体骨骼的很大一部分,但在化石记录中,它们一直没有在我们以前出现,直到近期。这很令人沮丧,因为这个故事——人类脚的进化,已经吸引了我们几百年了。毕竟,这与我们历史上两足动物的关键发展有关。了解我们的脚和其他猿类(既有祖先的,也有同时代的)的脚之间的差异,可以给我们提供线索,让我们了解两足动物必要的变化——也许还有两足动物自身的变化。现在出现的是一个关于运动多样性的故事,它支持了马赛克进化论(mosaicevolution)的观点,使足部的故事(不仅仅是我们的)成为一个引人注目的故事。

埃里森·麦克纳特(EllisonMcNutt)和他的同事最近发表了一篇评论文章,追踪了有关人类足部进化的文献。了解我们自己,的探索始于年,当时爱德华泰森(EdwardTyson)对现代黑猩猩进行了解剖学评估,他给黑猩猩贴上了“四足黑猩猩”的标签,这意味着它们所有的附肢都适应了手的功能。年,托马斯·h·赫胥黎(ThomasH.Huxley)把大猩猩的脚与人类的脚作对比,并指出,虽然大猩猩的脚有倒立和抓握的倾向,但它们的肌肉结构与人类的脚也有相似之处。年,解剖学教授达德利·莫顿(DudleyMorton)提出现代人类的脚是两个明显的过渡的结果。在第一种情况下,脚应该具有更像猿类的特质,具有更强的抓握能力和柔韧性,特别是长形的中足区域。在后期,脚会远离这些特征,尽管它可能保留了大脚趾的“抓握”能力。

这些想法很好,但我们需要的是化石。年,利基团队(Leakeyteam)在奥杜威峡谷(OlduvaiGorge)发现了OH8,这推动了我们前进。OH8是奥杜威人的第8号,可以追溯到万年前。它属于能人家族的一员,包括左侧跗骨和跖骨——跗骨是由一系列骨骼组成的,这些骨骼构成了足部通往脚趾的平面——但没有真正的脚趾。加上露西的发现,以及莱托利脚印,OH8为人类的脚是从树栖黑猩猩的脚改编而来的故事提供了素材。然而,在年,科学家们提出踝关节和脚跟(后足)的解剖先于人类前脚的解剖,因为它属于两足动物。这是基于“小脚”(LittleFoot)的发现。“小脚”是在南非的斯特克方丹(Sterkfontein)发现的几乎完整的南方古猿骨骼化石,可追溯到万年前。科学家们相信南方古猿的脚是适合两足行走的,但它也允许这个早期的人类祖先在需要的时候躲在树上。把这些发现拼凑起来,我们就可以清楚地看到,人类足部的进化历程不会被线性解释。人类的脚独立于人类进化中的其他发展而进化,在不同物种之间进化的速度不同。

我们可以肯定地说,现代人类的脚不是从黑猩猩的脚进化而来的。尽管似乎可以将两者进行比较,但来自最后一个共同祖先(LCA)的属之间的明显差异意味着人类和潘宁(panins)进化出了适合他们需要的脚。两者的主要区别在于灵活性。前者的脚适应于一个僵硬的推出,这是必要的两足运动。后者的脚保持了更大的灵活性,整体和抓取能力,使爬树和四足在地面上。仔细的解剖学分析表明,这两种动物之间的许多区别是围绕着一个动物的僵硬度和另一个动物的柔韧性,它们的强健和优雅的特征支持不同的肌肉组织和运动。例如,与黑猩猩相比,人类的大脚趾很厚,并且与其他脚趾对齐,这使得脚可以离开地面。这种“大脚趾”不仅在黑猩猩中更优雅,而且它向其他脚趾弯曲,使弯曲动作更大。这些特征也适用于脚趾。在人类中,这些骨骼更强健,可能有助于吸收一些推离的压力,而在黑猩猩中,这些骨骼以更高的柔韧性延伸和弯曲。

加泰罗尼亚皮尔劳尔猿

黑猩猩的脚很可能含有一些衍生元素,这些元素被用来支持它们的树栖生活方式。如果我们想解开“祖先的脚”,现代人类的脚可能会有线索。我们还没有确定我们与黑猩猩共有的最后一个共同祖先,但我们确实有一些非常古老的原始人化石,比如加泰罗尼亚皮尔劳尔猿(Pierolapithecuscatalaunicus万年前)和猿人化石(万年前)。后者是我们拥有的最古老的人类化石,足部相对完整。在这些书夹和其他中新世猿类之间,我们可以做和莫顿一样的事情,并为LCA提出建议。我们可以预测,它可能具有优雅的特点,以促进抓取和灵活性。它可能是倒过来的,但它也可能通过一个更硬、更结实的中足,以允许陆地活动。

从南方古猿到人属的过渡之后,脚趾的长度和弯曲度都下降了,脚踝和相应的肌肉组织都变小了,足弓出现了。大脚趾的移位是为了与其他脚趾保持一致,而不是向内弯曲,从而使两足式的蹬壁动作更加有效。这些发展也有一些例外。例如,在“纳勒迪人”(Homonaledi)中,脚趾的弯曲程度要比“人属”整体上要高。佛罗里达人的前脚很长,很像倭黑猩猩。这种变化并不罕见。现代类人猿的脚跟骨因物种而异。这些案例说明了足部进化和运动的多样性,随着时间的推移,这可能会为这些群体的生活提供更多的背景线索。

纳勒迪人”(Homonaledi)

人类脚的故事仍在展开。它是独特的,因为它最适合我们的两足运动风格。科学家在南方古猿的脚骨中发现的变化表明,它们甚至在自己之间走路的方式也存在差异,这在今天的人类中也是如此:我们有不同的步幅和不同的落地方式。有些人的步伐比其他人更有力,更不用说舞者的脚是如何随着多年的训练而改变的。我们的故事增加了习惯性穿鞋的复杂性。它改变了我们走路的方式,毫无疑问地改变了我们的脚的形态。它需要考虑义肢和可达性的选择。虽然这个故事还不完整,但它仍然很吸引人,因为它是几百年前的事了,那时我们只有一个比较评估。



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