我们善于攀爬树木的祖先进化了我们远投和高飞的能力

足球赛季实际上始于 2000 万年前,源于一个进化上的怪癖。
Two monkeys sitting in a forest. Dartmouth researchers report that apes and early humans evolved more flexible shoulders and elbows than monkeys to safely get out of trees. For early humans, these versatile appendages would have been essential for gathering food and deploying tools for hunting and defense.
达特茅斯大学的研究人员报告称,猿类和早期人类的肩膀和肘部比猴子更灵活,以便安全地从树上下来。对于早期人类来说,这些多功能的肢体对于采集食物以及使用工具进行狩猎和防御至关重要。Luke Fannin,达特茅斯大学

像纽约巨人队四分卫 Daniel Jones 这样的运动员能够 投出完美的螺旋球,或者外接手 Darius Slayton 伸展肘部接住球的技巧,其根源可能非常古老。这些技能最初可能是我们 灵长类祖先 的一种自然制动系统,他们只是需要 一种安全地从树上下来 的方式。

[相关:寒冷的气候可能在某些灵长类动物中形成了更强的社会联系。]

在一项 于 9 月 6 日发表在《英国皇家学会开放科学》杂志上的研究 中,达特茅斯大学的一个团队发现,猿类和早期人类祖先很可能进化出了自由活动的肩膀和灵活的肘部,以此来减缓从树上下来时的速度,因为重力会将其身体向下拉。多功能的肢体能够 投掷长矛 进行狩猎和防御,攀爬树木,采集食物,对于生存至关重要——特别是当早期人类离开森林,走向草原时。

“关于猿的起源,我们还有很多不了解的地方,”该研究的合著者、达特茅斯大学古人类学家 Jeremy DeSilva 告诉《流行科学》。“在猴子和猿的共同祖先生活在大约 2500 万到 3000 万年前,然后发生了分化,现在我们有了这两种不同的灵长类动物。但为什么会发生趋同呢?”

一种可能性是与灵长类大小相关的不同生态、物理和行为生态位。 第一批猿类出现在大约 2000 万年前,比其他早期灵长类动物体型更大。从树上下来对这些体型更大的灵长类动物来说带来了新的挑战,因为通常动物体型越大,摔倒受伤的风险就越大。 自然选择 最终会偏爱那些允许早期猿类安全地从树上下来的人体解剖结构。

在这项 研究 中,该团队使用体育分析和统计软件,比较了黑猩猩和 一种叫做白眉猴的小猴子 在野外攀爬的视频和静态帧。他们发现,白眉猴和黑猩猩攀爬上树的方式相似,它们的肩膀和肘部大部分弯曲并靠近身体。

然而,在从树上下来的时候,黑猩猩会伸展手臂在头顶上抓住树枝,这就像一个人走下梯子一样,因为它们的体重将它们向下拉。这个过程被称为“下攀”,似乎对猿类和早期人类的进化起着重要作用。

“我们的研究提出了下攀作为一个被低估但却极其重要的因素,它导致了猴子和猿类之间解剖结构的差异,最终体现在人类身上,”该研究的合著者、达特茅斯大学研究生 Luke Fannin 在一份声明中

[相关:如何安全舒适地徒步下坡。]

这些从祖先猿类那里继承下来的灵活肩膀和肘部,使 南方古猿 等早期人类能够在夜间爬到树上寻求安全,然后在白天毫发无损地下来。一旦 直立人能够利用火来保护自己,人类的体型就演变成了更宽的肩膀,能够进行 90 度旋转,配合自由活动的肩膀和肘部,使人类祖先成为出色的标枪射手。

“下攀可能是如此强大的进化力量,以至于改变了我们骨骼和运动范围的进化方式,这个想法非常吸引人,”该研究的合著者 Mary Joy 告诉《流行科学》。“这个领域很少有人真正将下攀视为一种独立的运动,并考虑其对自然选择的影响。” Joy 将她作为越野跑者和运动员的经验带入研究,为生物科学和进化研究带来了不同的视角。

该团队还利用哈佛大学的骨骼藏品研究了黑猩猩手臂的解剖结构,并使用了俄亥俄州立大学的藏品研究了白眉猴的手臂。 黑猩猩比白眉猴更像人类,它们拥有较浅的球窝状肩关节,允许更大的运动范围。黑猩猩也能完全伸展手臂,这是因为肘部后面一个叫做 鹰嘴突 的骨头长度缩短了。

Three mangabeys in a tree. The researchers used sports-analysis software to compare the climbing movements of chimpanzees and mangabeys (pictured). They found that chimps support their greater weight when climbing down by fully extending their arms above their heads thanks to shallow, rounded shoulder joints and shortened elbow bones that are similar to those in humans. Mangabeys, which are built more like cats or dogs, have less flexibility and position their shoulders and elbows roughly the same when climbing up or down. CREDIT: Luke Fannin, Dartmouth
研究人员使用体育分析软件,比较了黑猩猩和白眉猴(如图)的攀爬动作。他们发现,黑猩猩在下攀时通过将手臂完全伸展在头顶上来支撑更大的体重,这得益于浅而圆的肩关节和较短的肘部骨头,这与人类的相似。白眉猴的构造更像猫或狗,它们的灵活性较低,在攀爬上下树时,它们的肩膀和肘部位置大致相同。照片来源:Luke Fannin,达特茅斯大学。

白眉猴和其他猴子在构造上更像四足动物,如猫和狗,它们有深邃的梨形肩窝和带有突出鹰嘴突的肘部,这使得关节看起来像字母 L。这些 关节 更稳定,但运动范围和灵活性更有限。

分析 表明,黑猩猩在下降时肩部角度比攀爬时大 14 度。下攀时肘部向外伸展的角度比上攀时大 34 度。白眉猴在攀爬和下攀时,肩部和肘部的位置角度仅相差约四度或更少。

“如果猫会说话,它们会告诉你下树比上树更棘手,许多人类登山者也会同意。但问题是,为什么会这么难?”该研究的合著者、

人类学家兼进化生物学家 Nathaniel Dominy 在一份声明中 。“原因是,你不仅要抵抗重力的拉力,还要减速。”

[相关阅读:“露西”,我们古代的祖先,曾非常健壮。]

DeSilva 表示,关于“为什么我们以前没有注意到这一点”的问题,在这次研究中是最令人惊讶的部分之一。Joy 和研究生 Fannin 的新鲜视角对于揭示进化的一个隐藏的奇迹至关重要。

“我们的进化起源是一个奇妙的例子,说明了进化是如何‘修修补补’地调整现有的形态的,”DeSilva 说。“我们的身体都是在数百万年的自然选择中经过调整和修改而形成的,但我们的身体至今仍然保留着我们祖先的许多美妙印记。”

 

更多优惠、评测和购买指南

 
Laura Baisas Avatar

Laura Baisas

新闻编辑

Laura 是 Popular Science 的新闻编辑,负责报道各种主题。Laura 对所有水下事物、古生物学、纳米技术特别着迷,并探索科学如何影响日常生活。


© .