Τα βασικά σημεία του άρθρου
- Μια νέα επιστημονική μελέτη αποκαλύπτει ότι το να πατάμε πρώτα με τη φτέρνα και μετά με τα δάχτυλα έπαιξε καθοριστικό ρόλο στην επιβίωσή μας, εξοικονομώντας πολύτιμη ενέργεια.
- Το περπάτημα με προτεραιότητα στη φτέρνα εξοικονόμησε 26% έως 41% σε μεταβολική ενέργεια σε σύγκριση με το «απαλότερο» πάτημα στο μπροστινό μέρος του ποδιού που προτιμούν οι χιμπαντζήδες.
- Αυτό το αποδοτικό βάδισμα απαίτησε ανατομικές προσαρμογές, όπως παχύτερα οστά φτέρνας, και βοήθησε τελικά τους ανθρώπους να εξαπλωθούν σε όλο τον κόσμο.
Ενώ για εμάς το καθημερινό βάδισμα θεωρείται μια αυτονόητη κίνηση ρουτίνας, μια νέα επιστημονική μελέτη αποκαλύπτει ότι μια απλή συνήθεια, όπως το να πατάμε πρώτα με τη φτέρνα και μετά με τα δάχτυλα, έπαιξε καθοριστικό ρόλο στην επιβίωσή μας.
Αυτή η φαινομενικά μικρή λεπτομέρεια λειτούργησε ως ένα τεράστιο εξελικτικό πλεονέκτημα, εξοικονομώντας πολύτιμη ενέργεια και επιτρέποντας στους μακρινούς προγόνους μας να διανύουν τεράστιες αποστάσεις για να κυνηγήσουν, να συλλέξουν τροφή και, τελικά, να κατακτήσουν τον κόσμο.
Μελέτη-σταθμός: Πώς ο τρόπος που περπατάμε μας βοήθησε να κυριαρχήσουμε στον πλανήτη
Το να περπατάμε σταθερά πατώντας πρώτα τη φτέρνα και μετά τα δάχτυλα (από τη φτέρνα προς τα δάχτυλα) διέκρινε τους πρώτους ανθρώπους από τους άλλους μεγάλους πιθήκους και τους βοήθησε να κυνηγούν και να συλλέγουν τροφή αποτελεσματικά, σύμφωνα με νέα έρευνα. Το να προσγειώνεται κανείς στο μπροστινό μέρος του ποδιού (μετατάρσιο) προσφέρει ένα πιο απαλό πάτημα, αλλά η διατήρηση αυτού του τρόπου βαδίσματος απαιτεί περισσότερη ενέργεια σε σχέση με το να πατάει κανείς πρώτα με τη φτέρνα.
Μια νέα σύγκριση μεταξύ ανθρώπων και χιμπαντζήδων υποδηλώνει ότι η συνήθειά μας να κυλάμε το πόδι από τη φτέρνα προς τα δάχτυλα βοήθησε τους προγόνους μας να καλύπτουν μεγαλύτερες αποστάσεις, παρόλο που αυτό επέφερε μεγαλύτερη καταπόνηση στα οστά και τις αρθρώσεις τους.
Η μελέτη, της οποίας ηγήθηκε ερευνητής από το Πανεπιστήμιο Penn State και δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Proceedings of the National Academy of Sciences, αμφισβητεί μια παλαιότερη άποψη ότι οι άνθρωποι και οι άλλοι μεγάλοι πίθηκοι μοιράζονται σε μεγάλο βαθμό το ίδιο στυλ βαδίσματος με προτεραιότητα στη φτέρνα.
Οι χιμπαντζήδες μπορούν να προσγειωθούν στις φτέρνες τους, αλλά συχνά αγγίζουν το έδαφος με άλλα σημεία του ποδιού. Οι άνθρωποι στη μελέτη προσγειώνονταν με τη φτέρνα πρώτα κάθε φορά που περπατούσαν κανονικά.
«Όταν οι άνθρωποι σκέφτονται τι είναι αυτό που κάνει το ανθρώπινο βάδισμα μοναδικό, μιλούν για την όρθια στάση — η πλάτη μας είναι ίσια και τα πόδια μας τεντωμένα», δήλωσε ο συγγραφέας της μελέτης Νίκολας Χολόουκα (Nicholas Holowka), επίκουρος καθηγητής ανθρωπολογίας στο Πανεπιστήμιο Penn State (Huck Institute of Life Sciences).
«Αυτό που υποστηρίζουμε στο άρθρο είναι ότι η προσγείωση στη φτέρνα αποτελεί μια μοναδική πτυχή του ανθρώπινου βαδίσματος, η οποία ίσως έχει υποτιμηθεί. Η μελέτη παρουσιάζει την καλύτερη μετρήσιμη σύγκριση μεταξύ των ανθρώπων και των στενότερων ζωντανών συγγενών μας, των χιμπαντζήδων, δείχνοντας ότι ο τρόπος που πατάμε το πόδι μας στο έδαφος είναι ξεχωριστός σε καίρια σημεία».
Φτέρνα εναντίον μεταταρσίου: Η μάχη της εξοικονόμησης ενέργειας στην ανθρώπινη εξέλιξη
Για να μάθουν τι κερδίζουν οι άνθρωποι από αυτό το σταθερό βήμα, οι ερευνητές ζήτησαν από εθελοντές να δοκιμάσουν να περπατήσουν περισσότερο σαν χιμπαντζήδες. Αντί να προσγειώνονται στη φτέρνα, άγγιζαν το έδαφος με το μπροστινό μέρος του ποδιού (μετατάρσιο), ακριβώς πίσω από το μικρό δάχτυλο, και στη συνέχεια χαμήλωναν τη φτέρνα — ένα μοτίβο που οι ερευνητές ονόμασαν «πάτημα του μέσου ποδιού» (midfoot-strike).
Οι συμμετέχοντες περπάτησαν σε διάδρομο φορώντας ένα φορητό σύστημα που μετρούσε την κατανάλωση οξυγόνου και την παραγωγή διοξειδίου του άνθρακα, επιτρέποντας στους ερευνητές να υπολογίσουν την ενέργεια που απαιτούσε ο κάθε τρόπος βαδίσματος.
Το περπάτημα με προτεραιότητα στη φτέρνα εξοικονόμησε περίπου 26% έως 41% σε μεταβολική ενέργεια σε σύγκριση με το πάτημα του μέσου ποδιού. Η προσγείωση πιο μπροστά προσφέρει ένα διαφορετικό πλεονέκτημα, όπως εξήγησε ο συν-συγγραφέας της μελέτης Νέιθαν Τόμσον (Nathan Thompson), αναπληρωτής καθηγητής στο Κολέγιο Οστεοπαθητικής Ιατρικής του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Νέας Υόρκης.
«Φανταστείτε ότι προσπαθείτε να περάσετε απαρατήρητοι πάνω από ένα ξύλινο πάτωμα που τρίζει», δήλωσε ο Τόμσον. «Τείνετε να περπατάτε στο μπροστινό μέρος των ποδιών σας (μετατάρσιο), επειδή αυτό μειώνει τον ρυθμό επιβάρυνσης στο πάτωμα και προκαλεί λιγότερο τρίξιμο. Είναι ένας πιο απαλός τρόπος να περπατάς».
Η ανατομία της κίνησης: Γιατί οι πίθηκοι δεν υιοθέτησαν ποτέ το σταθερό πάτημα στη φτέρνα
Η ομάδα μέτρησε αυτά τα πατήματα στο πλαίσιο εργαστηριακών πειραμάτων με τη συμμετοχή 12 ατόμων στο Πανεπιστήμιο του Μπάφαλο. Εννέα συμμετέχοντες φορούσαν ανακλαστικούς δείκτες και περπάτησαν ξυπόλητοι κατά μήκος ενός διαδρόμου περίπου 7,6 μέτρων, πραγματοποιώντας επαναλαμβανόμενα περάσματα τόσο με το κανονικό τους βάδισμα όσο και με το τροποποιημένο.
Μεταλλικές πλάκες δύναμης κατέγραφαν τις πιέσεις κάτω από τα πόδια τους, ενώ κάμερες υψηλής ταχύτητας και υψηλής ανάλυσης αποτύπωναν τις κινήσεις τους.
Παρόμοιος εξοπλισμός στο Πανεπιστήμιο Στόνι Μπρουκ κατέγραψε τρεις αρσενικούς χιμπαντζήδες να περπατούν κατά μήκος ενός διαδρόμου περίπου 11 μέτρων, τόσο σε όρθια στάση όσο και στα τέσσερα. Οι ερευνητές πρόσθεσαν δεδομένα βαδίσματος από τρεις ακόμη χιμπαντζήδες που μελετήθηκαν από άλλη ομάδα και εξέτασαν δύο επιπλέον μελέτες που κάλυπταν συνολικά 15 χιμπαντζήδες.
Οικονομία ενέργειας με κόστος την καταπόνηση: Η σκληρή αλήθεια για το ανθρώπινο βάδισμα
Οι παλαιότερες συγκρίσεις βασίζονταν σε περιγραφικές παρατηρήσεις. Οι μετρήσεις αποκάλυψαν πόσο πολύ διέφεραν οι χιμπαντζήδες από βήμα σε βήμα. Προσγειώνονταν στο πλάι ή στο μπροστινό μέρος του ποδιού (μετατάρσιο) τις περισσότερες φορές, ενώ χρησιμοποιούσαν το πάτημα με τη φτέρνα λιγότερο συχνά όταν περπατούσαν στα δύο πόδια σε σχέση με όταν κινούνταν στα τέσσερα.
«Φαίνεται ότι όταν περπατούν στα δύο πόδια, οι χιμπαντζήδες προτιμούν τον πιο “απαλό” τρόπο για να πατήσουν στο έδαφος», δήλωσε ο Τόμσον. Οι άνθρωποι εθελοντές ήταν πολύ πιο σταθεροί.
Κατά τη διάρκεια του κανονικού βαδίσματος, τόσο οι προσγειώσεις τους με τη φτέρνα όσο και η γωνία με την οποία τα πόδια τους συναντούσαν το έδαφος παρουσίαζαν ελάχιστη διακύμανση, είτε επρόκειτο για τους διαδοχικούς δρασκελισμούς του ίδιου ατόμου είτε μεταξύ των διαφορετικών συμμετεχόντων.
Το εύρος των γωνιών πατήματος των χιμπαντζήδων ήταν 2,4 έως 8,6 φορές μεγαλύτερο.
Ισχυρές προσκρούσεις στο έδαφος: Πώς η φτέρνα θυσίασε την «απαλότητα» για την αποδοτικότητα
Και για τα δύο είδη, η προσγείωση στη φτέρνα σήμαινε ότι η δύναμη της πρόσκρουσης συσσωρευόταν πολύ πιο απότομα. Στους χιμπαντζήδες που περπατούσαν στα δύο πόδια, ο ρυθμός επιβάρυνσης από την πρόσκρουση ήταν έως και 138% υψηλότερος στα πατήματα με τη φτέρνα σε σχέση με τα πατήματα στο μέσο του ποδιού. Στους ανθρώπους, ήταν έως και 162% υψηλότερος. Αυτές οι δυνάμεις βοηθούν να εξηγηθεί γιατί η υιοθέτηση ενός αποδοτικού βήματος θα απαιτούσε επίσης αλλαγές στο σώμα.
Ο Χολόουκα δήλωσε ότι οι παλαιότεροι ανθρώπινοι πρόγονοι πιθανότατα περπατούσαν με πιο ποικίλα πατήματα, όπως ακριβώς κάνουν και οι χιμπαντζήδες, τοποθετώντας μερικές φορές τη φτέρνα κάτω πρώτα, μερικές φορές προσγειώνοντας όλο το πέλμα επίπεδα και μερικές φορές αγγίζοντας το έδαφος με το μπροστινό μέρος του ποδιού (μετατάρσιο).
Ο ίδιος υπέδειξε ότι το ενεργειακό κόστος αυτού του βαδίσματος πιθανότατα περιόριζε το πόσο μακριά μπορούσαν να ταξιδέψουν. Το σταθερό περπάτημα με προτεραιότητα στη φτέρνα θα μπορούσε να επεκτείνει αυτή την εμβέλεια, αλλά η αντιμετώπιση των δυνητικά επιζήμιων κραδασμών θα απαιτούσε πιο στιβαρά οστά και αρθρώσεις.
«Φαίνεται ότι οι άνθρωποι χρειάστηκε να αναπτύξουν ανατομικές προσαρμογές —παχύτερα οστά φτέρνας και μεγαλύτερες αρθρώσεις στα γόνατα και τους αστραγάλους— για να αντιμετωπίσουν αυτές τις υψηλές δυνάμεις», δήλωσε ο Χολόουκα.
«Πιστεύουμε ότι το πάτημα με τη φτέρνα έπαιξε ρόλο στην ενεργοποίηση βασικών ανθρώπινων συμπεριφορών, όπως η χρήση στρατηγικών κυνηγιού και συλλογής που απαιτούν από τους ανθρώπους να περπατούν πραγματικά μεγάλες αποστάσεις κάθε μέρα για να βρουν τροφή, αλλά με μεγάλο όφελος σε πηγές τροφίμων».
Η ομάδα υποστηρίζει ότι αυτή η ικανότητα να καλύπτουμε αποτελεσματικά μεγάλες αποστάσεις βοήθησε τελικά τους ανθρώπους να εξαπλωθούν σε όλο τον κόσμο. Ο Χολόουκα έθεσε επίσης ένα ερώτημα σχετικά με το πώς αυτό το κληρονομημένο βάδισμα ανταποκρίνεται στις επιφάνειες πάνω στις οποίες περπατάμε σήμερα.
«Εμείς οι άνθρωποι έχουμε εξελιχθεί ώστε να χρησιμοποιούμε αυτό το στυλ βαδίσματος υψηλής πρόσκρουσης με τρόπο που είναι ασφαλής και φυσικός για εμάς», δήλωσε ο Χολόουκα. «Τα πρωτόγνωρα περιβάλλοντα στα οποία ζούμε σήμερα, με τις σκληρές, πλακοστρωμένες επιφάνειές τους, ίσως διαταράσσουν με κάποιους τρόπους την εξελικτική ισορροπία. Είναι κάτι που θα μας ενδιέφερε να εξετάσουμε σε μελλοντική έρευνα. Παρόλα αυτά, το πολύ περπάτημα είναι μια εξαιρετικά υγιεινή άσκηση και, παρόλο που έχει υψηλή πρόσκρουση, το σώμα μας εξελίχθηκε για να την αντιμετωπίζει, επομένως δεν πρέπει να το αποφεύγουμε».
Η έρευνα χρηματοδοτήθηκε από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών των ΗΠΑ (NSF) στο πλαίσιο της επιχορήγησης BCS-0935321, το Ίδρυμα Leakey και το Ίδρυμα Wenner-Gren.