Prečo pri chôdzi dopadáme na pätu a šimpanzy nie? Za obyčajným krokom sa skrýva dôležitý evolučný trik
Nová štúdia ukázala, prečo človek pri chôdzi dopadá na pätu. Tento spôsob šetrí energiu pri dlhých presunoch, no zároveň viac zaťažuje nohy a kĺby.
Človek denne spraví tisíce krokov bez toho, aby nad tým nejak dlhšie premýšľal. Položí pätu na zem, prenesie váhu cez chodidlo a následne sa odrazí špičkou. Ide o druh pohybu, ktorý sa naučíme už v mladosti a počas života ide o jeden z najprirodzenejších pohybov, aký človek robí. U našich najbližších príbuzných však situácia vyzerá inak.
Nová štúdia vedcov z Penn State University ukázala, že šimpanzy pri chôdzi na dvoch nohách nepoužívajú taký jednotný spôsob došľapu ako ľudia. Často dopadnú skôr na stred alebo prednú časť chodidla a iba časť ich krokov začne pätou. Pre našich predkov pritom prechod na pravidelný došľap cez pätu mohol znamenať pomerne veľkú evolučnú výhodu. Takýto spôsob chôdze totiž vyžaduje menej energie a umožňuje efektívnejší pohyb na dlhšie vzdialenosti. Má to však jednu nevýhodu. Pri došľape cez pätu vznikajú výrazne väčšie nárazové sily.
Šimpanzy kráčajú na dvoch nohách inak
Vedci chceli zistiť, ako presne sa líši chôdza človeka od šimpanzov. Preto použili vysokorýchlostné kamery a špeciálne kovové platne, ktoré dokážu zaznamenať sily vznikajúce pri kontakte chodidla so zemou. Do experimentu zaradili tri samce šimpanza, ktoré sledovali pri chôdzi po štyroch aj na dvoch nohách. Výskumníci z Penn State následne údaje doplnili o výsledky z predchádzajúcich štúdií, v ktorých sledovali ďalších šimpanzov. Do podobných testov zapojili aj 12 ľudí. Deväť z nich dostalo reflexné značky a absolvovalo chôdzu naboso po dráhe vybavenej meracími platňami.
Vedci pritom nechceli sledovať iba prirodzenú ľudskú chôdzu. Účastníci absolvovali aj druhý typ chôdze, pri ktorom sa snažili napodobniť spôsob, akým šimpanzy preferujú došľap. Namiesto päty tak najskôr položili na zem strednú časť chodidla. Výsledok ukázal pomerne výrazný rozdiel. Kým človek pri normálnej chôdzi prakticky vždy použil došľap cez pätu, šimpanzy svoj spôsob dopadu výrazne menili. Pri chôdzi na dvoch nohách navyše šimpanzy používali došľap cez pätu menej často ako pri pohybe po štyroch.
„Zdá sa, že pri chôdzi na dvoch nohách šimpanzy uprednostňujú mäkší spôsob dopadu na chodidlá,“ vysvetlil spoluautor štúdie Nathan Thompson.
Pätou ušetríme veľké množstvo energie
Prečo teda človek používa spôsob chôdze, ktorý vytvára väčšie nárazy? Vedci zistili, že pri chôdzi cez pätu človek spotrebuje približne o 26 až 41 percent menej metabolickej energie ako pri chôdzi cez stred chodidla. To je pri krátkej prechádzke možno zanedbateľný rozdiel, no naši predkovia nemuseli denne prejsť iba niekoľko stoviek metrov. Ak si potreboval hľadať potravu, presúvať sa medzi zdrojmi vody alebo sledovať korisť, každý ušetrený kúsok energie sa mohol hodiť. Práve preto vedci spájajú efektívnejšiu chôdzu s rozvojom spôsobu života, pri ktorom ľudia pravidelne prekonávali veľké vzdialenosti.
Neprehliadni
„Keď premýšľame o tom, čo robí ľudskú chôdzu jedinečnou, zvyčajne hovoríme o vzpriamenej polohe tela. Naša štúdia však ukazuje, že došľap na pätu je ďalším charakteristickým prvkom, ktorému sme doteraz nevenovali dostatok pozornosti,“ povedal vedúci autor Nicholas Holowka z Penn State.
Úspora energie však neprišla zadarmo. Došľap cez pätu vytvoril pri experimentoch podstatne vyššie nárazové sily ako došľap cez stred chodidla. U šimpanzov dosiahla rýchlosť nárastu nárazovej sily pri chôdzi na dvoch nohách až o 138 percent vyššiu hodnotu pri došľape cez pätu. U ľudí bol rozdiel ešte výraznejší. Nárazová sila pri tomto spôsobe chôdze dosiahla až 162 percent nad hodnotu zaznamenanú pri došľape cez stred chodidla. Takýto spôsob pohybu teda prináša veľmi zaujímavú výmenu. Človek pri chôdzi spotrebuje menej energie, no zároveň vystavuje nohy a kĺby väčším nárazom.
Vedci preto predpokladajú, že evolúcia musela tento problém postupne riešiť. Naše telo získalo anatomické vlastnosti, ktoré dokážu tieto sily lepšie zvládnuť. Patrí medzi ne napríklad hrubšia pätová kosť a väčšie kolenné a členkové kĺby. Práve kombinácia efektívnejšieho pohybu a odolnejšej anatómie mohla našim predkom umožniť pravidelne prekonávať väčšie vzdialenosti.
Naši predkovia možno najskôr kráčali ako šimpanzy
Zaujímavou otázkou zostáva, ako vyzerala chôdza prvých ľudských predkov. Vedci predpokladajú, že pravdepodobne nešlo o dokonale zvládnutú chôdzu cez pätu, akú poznáme dnes. Ich spôsob pohybu mohol byť variabilnejší. Niekedy mohli dopadnúť na prednú časť chodidla, inokedy na stred alebo pätu. Takýto spôsob chôdze sa podobá tomu, čo dnes vidíme u šimpanzov. Postupný vývoj pravidelného došľapu cez pätu potom mohol priniesť energetickú výhodu.
To mohlo mať význam aj pre rozvoj lovu a zberu potravy. Ak človek dokáže prejsť väčšiu vzdialenosť s menšou spotrebou energie, môže efektívnejšie vyhľadávať potravu a presúvať sa medzi jednotlivými miestami.
Výskumníci však upozorňujú ešte na jeden dôležitý fakt, dnešný človek často kráča po betóne, asfalte a iných veľmi tvrdých povrchoch. Naše telo sa pritom vyvíjalo v prostredí, kde pod nohami dominovala pôda, tráva, piesok či iné prirodzenejšie povrchy. Tvrdé povrchy môžu pri rovnakom kroku zmeniť spôsob, akým sa nárazové sily prenášajú cez nohy. To však podľa vedcov neznamená, že by si sa mal chôdzi vyhýbať. Práve naopak, pravidelný pohyb zostáva pre zdravie prospešný. Nová štúdia skôr ukazuje, že úplne obyčajný ľudský krok predstavuje výsledok dlhého evolučného kompromisu.
Človek získal spôsob chôdze, ktorý mu umožnil pohybovať sa efektívnejšie a pravdepodobne zvládať dlhšie presuny. Za túto výhodu však zaplatil vyššími silami pri každom dopade päty na zem.
