Проводить больше времени сидя на задницах - это не просто проблема ожирения и болезней сердца. Переход к более сидячему образу жизни, вероятно, был плохим и для наших костей. Пара статей, опубликованных сегодня в Слушаниях Национальной академии наук, предполагают, что у людей относительно недавно в нашей эволюционной истории появились более легкие суставные кости в ответ на изменения в физической активности.
Связанный контент
- Как фермерский проект в Бразилии превратился в социальную и экологическую трагедию
- Древние люди были построены для бокса?
Одно исследование указывает на происхождение этих более слабых костей в начале эпохи голоцена примерно 12 000 лет назад, когда люди начали заниматься сельским хозяйством. «Современные человеческие скелеты совсем недавно сместились в сторону более легких, более хрупких, если хотите, тел. Это началось, когда мы приняли сельское хозяйство. Наши диеты изменились. Наш уровень активности изменился », - говорит соавтор исследования Хабиба Чирчир, антрополог из Смитсоновской программы« Происхождение человека ».
Второе исследование связывает слабость суставной кости с различными уровнями физической активности в древних человеческих обществах, также связанных с охотой и сельским хозяйством. Обе работы имеют значение для здоровья современного человека и важности физической активности для прочности костей.
«Легко сложенный скелет современного человека оказывает прямое и важное влияние на прочность и жесткость кости», - говорит Тим Райан, антрополог из Университета штата Пенсильвания и соавтор второго исследования. Это связано с тем, что легкость может привести к слабости - большему количеству переломов костей и увеличению числа случаев остеопороза и возрастной потери кости.
Ученые уже знали, что современный человеческий скелет длиннее, тоньше и в целом слабее, чем у его предшественников-гомининов, но никто не был уверен, что управляло этой «грациозностью». Предыдущие исследования предполагали, что ходьба в вертикальном положении оказывает большее давление на суставы, чтобы идти долго. и худой, в то время как другие утверждали, что причиной этих скелетных изменений было снижение физической активности или изменения в рационе питания.
Недавно ученые обратили внимание на губчатую кость, губчатый материал, который находится на концах костей, образующих суставы. «Подумайте о конце куриной кости: если вы прорежете ее, то увидите переплетенную сетку кости», - говорит Чирчир. Современные люди имеют более низкую плотность трабекулярной кости в определенных костях, чем их предки.
Губчатая кость реагирует на механическое напряжение, поэтому Чирчир и ее коллеги решили сделать компьютерную томографию костей рук приматов, включая людей, чтобы увидеть, отличалась ли кость от движений животных. «Мы считаем, что если орангутанг поднимается, у него должно быть другое строение трабекулярной кости, чем у ходунков, как у шимпанзе», - говорит Чирчир.
Команда заметила, что снимки человеческих рук выглядели совершенно иначе, чем у их родственников-приматов. В компьютерной томографии пузырьки воздуха выглядят темными на белом фоне кости. «У человеческой руки было очень мало белого по сравнению с костями других приматов», - говорит Чирчир, указывая на то, что она может быть невероятно воздушной и легкой. «Так что это было поразительно». Она и ее коллеги задавались вопросом, как плотность трабекулярной кости в остальном человеческом скелете по сравнению с таковой у других приматов и ранних человеческих предков.
В этих поперечных срезах головки пястной кости и бедра можно увидеть снижение плотности трабекулярной кости от шимпанзе (крайний левый) до современного человека (крайний правый). ( PNAS / Chirchir et al.) Команда сканировала круглые сечения семи костей в суставах верхних и нижних конечностей у шимпанзе, орангутангов и борнеев и бабуинов. Они также сканировали те же кости у современных и ранних современных людей, а также у неандертальцев, Paranthropus robustus , Australopithecus africanus и других австралопитеков. Затем они измерили количество белой кости на снимках по отношению к общей площади, чтобы определить плотность трабекулярной кости. Хруст номера подтвердил их визуальные подозрения. У современных людей трабекулярная кость была на 50-75 процентов менее плотной, чем у шимпанзе, а у некоторых гомининов кости были в два раза плотнее, чем у современных людей.
Итак, когда плотность человеческой кости начала падать в генеалогическом древе человека? Команда обнаружила, что у ранних Homo sapiens была довольно плотная губчатая кость вплоть до позднего плейстоцена или раннего голоцена, когда люди переживали некоторые важные изменения в образе жизни, такие как выращивание пищи и разведение домашнего скота, а не охота. Это, вероятно, означает, что давление отбора для более тяжелых костей начало уменьшаться.
«Мы думаем, что люди стали менее активными, более сидячими. Люди занимались земледелием, одомашниванием животных. Именно это снижение физической активности привело к появлению этого легкого скелета », - говорит Чирчир. Но в этом исследовании рассматривался только один фактор трабекулярной кости - плотность. Толщина губчатой кости, ее объем и площадь поверхности могут многое сказать нам о том, насколько прочны суставные кости. Работа также не смотрела на современных людей-фуражировщиков, чтобы увидеть, дает ли их возросшая активность более крепкие суставы. Вот где приходит второе исследование.
Райан объединился с Колином Шоу в Кембриджском университете, чтобы исследовать трабекулярную кость на археологических образцах четырех древних человеческих групп - две, которые занимались земледелием, и две, которые добывали пищу - в том, что теперь является Иллинойсом. Исследователи сосредоточились на тазобедренном суставе, потому что это важно для того, чтобы нести вес человеческого скелета во время ходьбы.
Они обнаружили, что у фуражеров более толстая трабекулярная кость, больший объем и меньшая площадь поверхности в бедрах, чем у фермеров. Две фермерские группы не отличались друг от друга, и «обе сидячие группы также потребляли ряд местных продуктов питания, что означает, что их диеты не обязательно были недостаточными», говорит Райан. Это говорит о том, что диета менее важна, чем биомеханический стресс при ходьбе на большие расстояния, а охота на животных ставит на бедра человека.
На основе сканов MicroCT Райан и Шоу создали эти трехмерные изображения головы бедренной кости от агронома (внизу) и охотника-собирателя (вверху). Эти визуализации помогли им определить объем губчатой кости в отделах головки бедренной кости. (Предоставлено Тимоти М. Райаном) 
Основываясь на работах Райана и Шоу, относительно малоподвижные люди, занимающиеся земледелием (справа), имеют более легкие скелеты по сравнению с более мобильными фуражировщиками (слева). Двухмерные изображения microCT через головку бедренной кости, где она соединяется с тазобедренным суставом, показывают различия в структуре кости. (Предоставлено Тимоти М. Райаном) Хотя Чирчир отмечает, что они не могут исключать такие факторы, как диета или болезни, оба исследования указывают на то, что физическая активность является движущей силой этих изменений в наших скелетах. Она также отмечает, что физическая активность может изменить наши скелеты в течение эволюционной истории и в течение наших собственных жизней. Это важно для тех из нас, кто живет в индустриальных условиях, где мы проводим много времени сидя на работе и дома. Случаи остеопороза чаще встречаются в таких местах, а у пациентов с остеопорозом трабекулярная кость имеет самый высокий риск развития фактора.
«Люди могут иметь прочную структуру трабекулярной кости, подобную той, которая наблюдается у живых приматов, не являющихся людьми, если они участвуют в соответствующих уровнях физической активности на протяжении всей жизни», - говорит Райан. Это может сократить переломы бедра, связанные с потерей костной массы с возрастом. Поэтому, возможно, вместо того, чтобы есть как ранние люди, мы должны тренироваться как они.
