|
|
科学家发现脚踝在人类演化过程中发挥关键作用
在古希腊神话《伊利亚特》里，海神忒提斯将刚出生的儿子阿喀琉斯倒浸在冥河里，受过神水磨练的全身刀枪不入，但只有一个地方没有碰到神水，那就是他的脚踝。这个地方后来成了阿喀琉斯惟一的致命伤，尽管他后来在特洛伊战争中身经百战，但最后还是死于脚踝中箭。这就是著名的西方谚语“阿喀琉斯之踵”(Achilles’ heel)，其意指“致命伤”。
尽管这只是一个神话，但脚踝从此在历史上有了一种特殊的比喻意义，在对足球运动员、赛跑者和网球明星的报道中，“阿喀琉斯之踵”成了一个常用词。不过，科学界最近却有了和希腊神话完全相反的结果。科学家发现，脚踝竟然在人类演化史上起到至关重要的作用。脚踝不是“致命伤”，而是协助人类学会跑步的“发动机”。
“露西”慢慢走，人类快快跑
科学家认为，正是因为脚踝的演化，300万年前人类的祖先才第一次懂得了跑步和捕猎。也正是因为人类第一次能够畅快地跑步，他们才终于摆脱了在浆果、昆虫和动物腐肉之间艰难存活的命运，终于可以在演化上猛地超越了其他猩猩“亲戚”。
这项研究不得不感谢那尊世界闻名的“考古之宝”———南方古猿阿法种“露西”。她是目前所知最早的人类，生活在320万年前。1974年，考古学家在埃塞俄比亚发现了她。“露西”之所以重要，是因为她正好处在猩猩向现代人演化的阶段，她身上有很多猩猩的特质，比如突出的下颚，前倾的上额，但是，她的运动姿势却更偏向于现代人。
研究小组来自英国曼彻斯特大学。他们设计了一个计算机程序，用这个程序创造出“露西”骨骼和肌肉的虚拟模型，接着“虚拟古猿”就可以在计算机里运动了。
结果显示，“露西”竟然和现代人一样可以完全直立，这点让科学家惊讶不已。但她惟一的不足是在脚踝：“露西”后腿上没有脚腱，这一重要的运动机制的缺失让她无法跑步。
负责该项研究的赛勒(Bill Sellers)表示，跑步是从猿人到现代人演化过程中极其关键的一步。脚踝的出现成为人类演化过程的里程碑。在此之前的猿人，和其他灵长类物种一样，跑步和狩猎的能力受到极大地限制。这个研究小组在9月11日的“约克大学科学节”上展示了这项研究成果。
电脑制作的“行尸走肉”
赛勒博士运用电脑模拟行走方式的“行尸走肉”技术。他利用露西的身体数据设计出其两足行走的模型。整个程序借鉴了机器人技术、计算机科学和生物力学等其他学科的技术。他介绍，操作者可以激活这个模拟人的肌肉，让它逼真地活动双腿。不过，实验中“露西”总是会在跑步时摔倒。“如果我们用了更大的计算机，让这模型摔倒足够多次数的话，我们就可以知道哪块肌肉引起了不平衡。我们还可以让计算机最小化能量消耗，最大化行走速度。”
研究小组一开始的研究重点并不在脚踝上。赛勒博士希望了解350万年前的人类走路能力有多强。最后，他们证实早期人类并不像猩猩一样“俯身走”。他们走的几乎和现代人一样好，只是可能稍微慢一点。
小组同时也考察了模型运动系统的特殊部位，包括脚踝，结果发现，350万年前的人类还不会跑步：因为当研究者把脚踝去掉之后，模型的步速一下子慢下来了。
“如果真如我们所预测的，早期人类没有‘阿喀琉斯之踵’，他们行走的能力就受到极大的影响，他们跑步能力的弱小使得他们行走的速度比我们现在慢了一半，而所需的能量消耗则增多了一倍。”
“跑步解放了双臂。能跑步，才能捕猎。”赛勒博士说，“你不可能走着跟踪猎物，但如果能够长距离地跑步的话，你就能够跑着追逐猎物了。”
脚腱依靠骨头上存在的肌肉成为能量的来源。博士说，小组也设计了不带脚腱的模型，结果却毫无作用，完全是“垃圾”，“根本没法走很快，而且需要大量的食物来支撑走到目的地。”他说，“没有‘阿喀琉斯之踵’，真的没法跑步。”
横向来看，尽管大部分的哺乳动物都有脚踝，但人类所有的“近亲”，如大猩猩、黑猩猩等却都没有脚腱，而它们没有一个能够跑步。科学家进一步猜测，大猩猩这样的物种，在完全依靠树木生活之后，脚踝甚至消失了，因为脚后跟上的脚腱限制了爬树运动，使它们很难用足部抓握树木。
脚踝何时出现？
这发现目前还没有科学界人士对此评价，但在网上却已经引起了网友的众多反映。有人对这一发现表示惊喜，有人却半信半疑，一是认为用曾经模拟恐龙生活形态的计算机程序来模拟人类会有所偏差，也有人的意见更绝对，即“露西”如果真的没有脚踝却还能跑得“像猴子一样快的话”，就说明“她是猴子，和人没有关系”。
但研究者并没有弄明白人类是什么时候长出“阿喀琉斯之踵”的。赛勒博士表示，刚开始进行的化石研究显示，人类出现脚踝可能并不早。他相信人类脚腱的演化大约开始于200万年前。这个时间也正是智人开始出现的时候。“如果200万年前的智人无法跑步，我会很惊讶的，因为从他们的骨骼看，他们和人类太像了，惟一不同的只有大脑。”他继续说，“如果你看350万年前的‘露西’，她和人类并不像。她腿短，臂长，我觉得她根本不可能会跑步。”他还表示，目前所发现的大部分智人化石都是“没有脚”的，因此找不到完整的脚关节骨头。
“如果能够找到‘阿喀琉斯之踵’出现的证据的话，那我们就可以知道人类是从何时开始会跑步，会拾起大矛，追逐各处的动物的了。”
600万年前，人类从猩猩演化而来。科学界一直认为，直立行走是区分我们祖先与猩猩不同的首要指标。正因为如此，最近提出的跑步指标成为人们关注的新观点。赛勒博士说，人类长距离跑步的能力比其他行走能力发展都晚，但也同时是所有行走能力中最重要的一点。
编译：金煜
相关新闻
- 中国新闻周刊：人类直立行走的获益与代价 2007-08-06 16:01:10
- 科学家研究发现直立行走比爬行节能 2007-07-22 08:55:12
- 人类直立行走之谜有新解(组图) 2007-07-18 11:35:34
- 人类直立行走只为节能 2007-07-18 11:25:04
- 直立行走比四肢着地更节能 2007-07-18 10:48:03
- 人类直立行走原因最新解释：为了节省能量 2007-07-17 15:32:40
- 英科学家称人类在树上学会直立行走而非陆地 2007-06-04 07:05:31
- 湖南“猴人”不会直立行走 专家全面会诊(组图) 2007-05-19 08:35:24
- 老男孩儿：“直立行走”是中国足球下个目标 2007-04-07 07:51:04
- 在海南我竟遗忘了直立行走(组图) 2006-09-14 16:14:33
- 《华夏地理》：人类直立行走的代价 2006-09-12 11:47:21