为何人类长距离跑贼凶猛肋骨或是要害

马拉松是人类耐力的最好证明（图源：Pixabay）

撰文 | 廖俊棋

责编 | 岭 桐

若论短跑速度，人类在动物界成果平平。但是在长距离跑的耐久力方面，人类肯定是优异选手。例如曾有研讨指出，在酷热的气候下，人类长距离跑时彻底有时机跑赢马匹 [1]。相比之下，咱们的灵长动物近亲，比方黑猩猩，它们跑上不超越100米就要气喘吁吁地歇息半响 [2-6]。 那么，人类为何会有如此杰出的耐力？是身体的哪些结构使咱们跑得更久、更远了呢? 近来，哈佛大学的研讨团队对此问题进行了答复。他们在《实验生物学》（Journal of Experimental Biology）杂志上宣布的研讨显现：人类长距离跑这么凶猛，肋骨的劳绩可不小[2]。 为了进行实验，他们找了10位年青运动员站上跑步机，并测验人体在清闲散步和拔腿狂奔的情况下，胸廓以及呼吸程度的改动。作为对照，他们也用了好几盒零食作为“贿赂”，说服了猎犬和山羊站到跑步机上合作实验。

承受实验的运动员(图源：参考文献2)

一般来说，吸氧量是运动耐力的决定性要素。当动物对氧气有更大需求时，会缩短胸部的横膈膜来添加氧气吸入量，也便是健身人士所说的 “腹式呼吸”。这种改动在受试的人类、狗以及山羊身上都可见到。 但是研讨发现，长于远程奔袭的人类，还多了一项隐秘武器：咱们的胸廓除了能够向前扩展外，还能够向两边扩展。相比之下，狗和山羊的胸部都不能向身体两边扩张。所以，在这三种动物中，运动时吸气量扩张最显着的是人类，猎犬次之，山羊最差，而三者跑步的耐力也是顺次变弱。 但是问题又来了：为什么咱们人类的胸廓能向两边扩张，然后取得更大的吸气量呢?

人类的胸廓结构。（图源：Henry Vandyke Carter | Wikimedia Commo

为了解开胸廓扩张的隐秘，研讨团队将目光移到了骨骼标本上。他们对超越10种生物的肋骨和背椎关节面进行三维剖析，这包含人类、黑猩猩、马、犀牛、狗、熊等等。 在通过一系列的摄影、数据收集以及3D重建之后，研讨团队发现，胸廓的扩张才干实际上和肋骨的关节面有联系。当肋骨头和脊椎的关节面十分平整的时分，胸廓的灵敏度就越低，也越难以大起伏扩张，以及进行需求耐久力的运动。另一方面，像人这样能进行耐久运动的动物，肋骨和脊椎的关节面就比较曲折，归于 “一凸一凹” 或是 “一凹一凸” 的关节方法，就恰似乐高积木相同。这让他们的胸廓能有更大的扩展起伏。 在此基础上，该团队更进一步研讨现已灭绝的人类化石类群。他们调查了从最陈旧的南边古猿（也便是闻名的露西）到直立人、尼安德塔人等古人类的胸廓结构。研讨明确地发现，人类的肋骨关节也跟着站立起来行走或奔驰后，得到的演化习惯。在人类刚刚学会直立行走的初期，例如将近300多万年前的南边古猿，他们的肋骨关节形状就和黑猩猩比较挨近，归于更为平整的类型。而跟着时间推移，咱们先人的习惯起彻底的双足步行的直立日子，为了能更好的习惯收集、打猎的环境，他们逐渐发展出能远程跋涉的才干，而肋骨的形状也发生了改动。

南边古猿的恢复模型 （图源：John Gurche; Tim Evanson | Wikimedia

不过，演化是个杂乱的进程，每个新特征或才干的呈现，都牵涉了许多器官上、构造上的改动才干达到。人类演化出长距离跑的耐力，除了胸廓的改动外，还要合作肌肉、神经、心肺功用和散热才干的演化。因而，这次的研讨还仅是为人类演化疑团拚上一小片拼图，日后还有更多人类演化之谜等候咱们逐渐揭开。

首要参考文献:

1. Daniel E. Lieberman and Dennis M. Bramble.2007. “The Evolution of Marathon Running Capabilities in Humans.” SportsMedicine, 37, 4-5, Pp.

288-290.2. Callison, W. ., Holowka, N. B. andLieberman, D. E. (2019). Thoracic adaptations for ventilation during locomotionin humans and other mammals. J. Exp. Biol. 222, jeb189357.doi:10.1242/jeb.189357

3. Kathryn Knight (2019). Flexible rib jointfrees running humans.Journal of Experimental Biology (2019) 222, jeb216358.doi:10.1242/jeb.216358

4. Hunt, K. D. (1991). Mechanicalimplications of chimpanzee positional behavior.Am. J. Phys. Anthropol. 86,521-536. doi:10.1002/ajpa.1330860408

5. Bramble, D. M. and Lieberman, D. E.(2004). Endurance running and the evolutionof Homo. Nature 432, 345-352.doi:10.1038/nature03052

6. Garland, T. (1983). The relation betweenmaximal running speed and body mass interrestrial mammals. J. Zool. 199,157-170. doi:10.1111/j.1469-7998.1983.tb02087.x

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