Прекарването на повече време в седалището ни не е проблем само за затлъстяването и сърдечните заболявания. Преминаването към по-заседнал начин на живот вероятно е било лошо и за нашите кости. Двойка документи, публикувани днес в сборника на Националната академия на науките, предполагат, че хората са се развили по-леки ставни кости сравнително наскоро в нашата еволюционна история като отговор на промените във физическата активност.
Свързано съдържание
- Как проект за земеделие в Бразилия се превърна в социална и екологична трагедия
- Изградени ли са били древни хора за бокс?
Едно проучване установява произхода на тези по-слаби кости в началото на холоценовата епоха преди около 12 000 години, когато хората започват да приемат селското стопанство. „Съвременните човешки скелети се изместиха съвсем наскоро към по-леки - по-крехки, ако искате - тела. Тя започна, когато приехме селското стопанство. Диетите ни се промениха. Нивата ни на активност се промениха “, казва съавторът на изследването Хабиба Чирчир, антрополог в Програмата за човешки произход на Smithsonian.
Второто изследване приписва ставната слабост на костите към различни нива на физическа активност в древните човешки общества, също свързани с лов срещу земеделие. И двете произведения имат значение за съвременното човешко здраве и значението на физическата активност за здравината на костите.
„Леко изграденият скелет на съвременните хора има пряко и важно въздействие върху здравината и сковаността на костите“, казва Тим Райън, антрополог от Държавния университет в Пен и съавтор на второто проучване. Това е така, защото лекотата може да се превърне в слабост - повече счупени кости и по-голяма честота на остеопороза и свързана с възрастта костна загуба.
Учените вече знаеха, че съвременният човешки скелет е по-дълъг, по-тънък и като цяло по-слаб от този на неговите хомининови предшественици, но никой не беше сигурен какво е движещо тази „грациозност“. Предишни изследвания предполагаха, че ходенето в изправено положение оказва по-голям натиск върху ставите, за да продължат и се облегнете, докато други твърдят, че намалението на физическата активност или промените в диетата стои зад тези скелетни промени.
Напоследък учените са се нанизали на трабекуларната кост - на гъбоподобния материал, който се намира в краищата на костите, които образуват ставите. „Помислете за края на пилешка кост: Ако срежете през нея, тогава виждате тази мрежа от кости, която е преплетена“, казва Чирхир. Съвременните хора имат по-ниска трабекуларна костна плътност в рамките на специфични кости от техните предци.
Спонгиозната кост реагира на механичен стрес, така че Чирхир и нейните колеги решиха да направят CT сканиране на костите на ръцете на примати, включително хора, за да проверят дали костта се различава в зависимост от това как се движат животните. "Въпреки това, ако орангутанът се изкачи, той трябва да има различна структура на трабекуларната кост от кокалчетата като шимпанзетата", казва Чирчир.
Екипът забеляза, че сканирането на човешки ръце изглежда драстично различно от това на техните роднини на примати. При CT сканирането въздушните мехурчета изглеждат тъмни на бял фон на костта. "Човешката ръка имаше много малко бяло в сравнение с другите кости на ръцете на приматите", казва Чирхир, посочвайки, че може да е невероятно проветрива и лека. „Значи това беше поразителното.“ Тя и нейните колеги се чудеха как плътността на трабекуларната кост в останалия човешки скелет в сравнение с тази при други примати и ранни човешки предци.
В тези напречни сечения на главата на метакарпала и бедрената кост можете да видите намаляването на трабекуларната костна плътност, прогресираща от шимпанзетата (крайно вляво) до съвременните хора (крайно вдясно). ( PNAS / Чирхир и др.) Екипът сканира кръгови напречни сечения на седем кости в ставите на горния и долния крайник при шимпанзета, борнески орангутани и бабуини. Те също са сканирали същите кости при съвременните и ранните съвременни хора, както и при неандерталците, Paranthropus robustus , Australopithecus africanus и други австралопитеци. След това те измерват количеството на бялата кост в сканирането спрямо общата площ, за да намерят трабекуларна костна плътност. Съкращаването на числата потвърди визуалните им подозрения. Съвременните хора са имали 50 до 75 процента по-малко плътна трабекуларна кост от шимпанзетата, а някои хоминини имат кости, които са два пъти по-плътни в сравнение с тези при съвременните хора.
И така, кога трабекуларната костна плътност започна да спада в родословното дърво на човека? Екипът откри, че ранните Homo sapiens имат доста гъста гъба кост до късния плейстоцен или ранния холоцен - когато хората претърпяват някои големи преходи в начина на живот, като отглеждане на храна и отглеждане на добитък, вместо да излизат на лов. Това вероятно означава, че селекционното налягане за по-тежки кости започна да намалява.
„Това, което според нас се случва е, че хората стават по-малко активни, по-заседнали. Хората приемаха земеделие, опитомяване на животни. Това намаляване на физическата активност е това, което е довело до този лек скелет “, казва Чирчир. Но това проучване разглежда само един фактор за трабекуларната кост - плътността. Дебелината, обемът и повърхността на гъбата на костта могат да ни кажат много за това колко са здрави ставните кости. Работата също не разгледа съвременните човешки фуражи, за да види дали тяхната повишена активност им дава по-здрави стави. Оттам идва второто проучване.
Райън си партнира с Колин Шоу в Университета в Кеймбридж, за да изследва трабекуларната кост в археологически образци от четири древни човешки групи - две, които се занимават със земеделие и две, които се хранят - в това, което е сега Илинойс. Изследователите се съсредоточиха върху тазобедрената става, защото е важно да носи тежестта на човешкия скелет по време на ходене.
Те откриха, че фуражите имат по-дебела трабекуларна кост, по-голям обем и по-ниска повърхност в бедрата, отколкото фермерите. Двете селскостопански групи не се различаваха една от друга и „двете заседнали групи също консумираха редица местно достъпни храни, което означава, че диетите им не са непременно дефицитни“, казва Райън. Това подсказва, че диетата е по-малко важна от биомеханичния стрес, който върви на дълги разстояния и ловува животни, поставени върху бедрата на човека.
Въз основа на сканирането на microCT, Райън и Шоу създадоха тези 3D рендери на главата на бедрената кост от земеделски производител (отдолу) и ловец-събирач (отгоре). Тези визуализации им помогнаха да определят обема на гъбата кост в участъци от главата на бедрената кост. (С любезното съдействие на Тимоти М. Райън) 
Въз основа на работата на Райън и Шоу сравнително заседналите човешки земеделски производители (вдясно) имат по-леко изградени скелети в сравнение с по-мобилните фуражи (вляво). 2D microCT изображения през главата на бедрената кост, където тя се свързва с тазобедрената става, показват различия в структурата на костите. (С любезното съдействие на Тимоти М. Райън) Докато Чирхир посочва, че те не могат да изключат фактори като диета или болести, и двете проучвания сочат физическата активност като движещ фактор за тези промени в нашите скелети. Тя отбелязва също, че физическата активност може да промени скелетите ни в хода на еволюционната история и в рамките на собствения ни живот. Това е важно за тези от нас, които живеем в индустриализирана среда, където прекарваме много време, седейки на работа и у дома. Случаите на остеопороза са по-чести в такива локали, а при пациенти с остеопороза трабекуларната кост има най-висок риск от образуване на фактура.
„Хората могат да имат здрава трабекуларна костна структура, подобна на тази, която се наблюдава при живи примати, различни от човека, ако те се занимават с подходящи нива на физическа активност през целия живот“, казва Райън. Това може да намали фрактурите на тазобедрената става, свързани с загуба на костна възраст с възрастта. Така че може би вместо да се храним като ранни хора, трябва да се упражняваме като тях.
