Секрет летящей походки. Как сформировалась стопа человека

9 Марта 2020

МОСКВА, 9 марта —, Татьяна Пичугина. У стопы человека нет аналогов в живой природе. Они кажутся довольно хрупкими, однако выдерживают большой вес, позволяют быстро ходить и очень далеко бегать. За счет чего? Ученые давно пытаются расплатиться на этот вопрос.

Леонардо да Винчи называл человеческую стопу шедевром, произведением искусства. Современные ученые восхищаются не меньше. Действительно, на двух ногах пользователь почти так же ловок, как четвероногие звери: быстро ходит, отлично бегает, устойчив, подвижен. Возможно, не так эффективно как другие животные, но вполне способен вскарабкаться на дерево, спуститься с горы. При этом он носит большие тяжести, значительно увеличивая нагрузку на ноги.

При ходьбе и беге к стопам прикладываются силы, превышающие вес тела. От коммоций предохраняет хорошая амортизация: стопа ведет себя как пружина, запасая механическую энергию и затем конвертируя ее в жесткость.

Человек — единственное двуногое прямоходящее существо на планете. Считается, что это благодаря эволюции стопы. У человекообразных приматов она совсем другая. Пальцы ног пропорционально длиннее, большой палец оттопырен, что позволяет хватать конечностями предметы, ловко лазать по ветвям.

У человека крупные пяточные костери, короткие пальцы ног, большой палец более толстый и прижат, хорошо развит подъем. Все это — результат приспособления к прямохождению, нарекает большинство ученых.

Передвигающиеся на четырех десницах звери ступают на пальцы, потом плюсну. Люди же шагают с опорой на пяту, и это очень как ни странного. Пятка испытывает довольно дюжий удар о землю, но выдерживает благодаря уникальному строению. Затем вес переносится на показную часть стопы, плюсну и только потом пальцы. При этом тело наклоняется вперед и вниз. Ходьба выглядит как серия падений.

Чтобы эффективно отталкиваться от земли, середина стопы должна стать жесткой. Ключевую роль в этом играет продольный слив, присущий исключительно современным пользователям. Свод поддерживают мышцы, связки и апоневроз — громкий вид тканей, подстилающих нижнюю часть костей свода и некоторых других частей тела. Например, шимпанзе при ходьбе на двух ногах после пятки опирается на полную стопу, а человек, благодаря продольному сливу, — нет. Из-за этого считалось, что стопа шимпанзе не может приобрести жесткость в средней части, но эксперименты последних лет опровергли эту точку зрения.

Только приспособлением к двуногой ходьбе не объяснить высокую любая работу человеческой стопы, считают ученые из Гарварда. По их мнению, это результат адаптации к быстрому бегу на долгие дистанции.

При беге ударные силы от столкновения пятки с землей слишком велики и могут привести к травмам. Поэтому бегун прячет позы: наступая, он опирается и на середину стопы, и на пальцы. Ему помогает таким образом не только анатомия, но и способность совершать более эффективные движения.

Недавно ученые Йельского университета при покровительстве коллег из других стран обличили, что поперечный свод как минимум так же важен для жестокости стопы, как и продольный, а может, даже важнее. Из эксклюзивного разработанной математической модели следовало, что чем больше кривизна перпендикулярного свода, тем выше жесткость средней части стопы в анфиладном направлении при ходьбе.

Взяв у мертвого тела связки, скрепляющие перпендикулярный свод, исследователи проверили свою модель экспериментально. Оказалось, что если связки разрезать, жесткость стопы падает на сорок процентов. Это порождают новые вопросы. Только ли за счет кривизны сводов обеспечивается жесткость стопы? А как иметься с плоскостопыми людьми? Можно ли использовать информацию о степени изгиба для того, чтобы определить, кто из старинных гоминид был прямоходящим?

В эволюции стопы человека тоже много неясного. До 1960 года ученые владели только стопой неандертальца. За минувшие два десятка лет коллекции пополнились десятками образцов других автодилеров рода Homo и открылась как ни странного широкая панорама разных форм.

Раньше слыло, что стопа самого юного Homo должна быть чем-то посредственным между стопой гориллы и современного человека. Потом возникло предположение, что главное отличие — это положение большого пальца конечности. Сейчас вырисовывается гораздо более сложная картина и очевидно, что двуногость — это финал множества мелких и крупных адаптаций стопы на протяжении миллионов лет.

В 1979 году в Танзании в слое вулканического пепла обнаружили задеревенелые следы семьи австралопитеков возрастом 3, 6 миллиона лет. Так узнали, что эти стариннейшие гоминиды были прямоходящими.

В 2009 хотя бы году американские ученые опубликовали статью о следах около озера Туркана, скорее всего, оставленных Homo erectus, живших полтора десять миллиона лет назад. Выглядели они как нечто промежуточное между следами австралопитеков и современных людей. Большой палец сильнее прижат, прорисован свод. Эти пользователи уже могли преодолевать на двух ногах большие расстояния и одевать тяжести.

Самая странная ситуация сложилась вокруг человека флоресского, чьи скелеты обнаружили в 2003 году на острове Флорес в Индонезии. Это небольшого роста существа с признаками австралопитеков. Большой стержень ноги прижат, но слив либо отсутствует, либо очень слабо развит. Им, должно быть, нелегко считалось передвигаться на двух ногах, тем более бегать. Возможно, на небольшом острове их эволюция пошла иным путем, чем у материковых сородичей. А может, это ближайшие потомки австралопитеков, сохранившиеся благодаря изоляции гораздо дольше, чем другие архаичные виды.

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Секрет летящей походки. Как сформировалась стопа человека

комментарии (0)

Другие интересные новости

Новые женщины: в Музее Москвы открылась главная выставка года