Моделирование движений Люси показало, как эволюционировал бег
Группа ученых-естествоиспытателей, специалистов по опорно-двигательному аппарату и биологов-эволюционистов с помощью моделирования обнаружила, что знаменитый австралопитек Люси мог бегать, но далеко не так быстро, как современные люди.
В своей статье ученые описывают факторы, которые они учли при создании симуляции бега, и то, что она им показала после завершения.
Самка австралопитека Люси, найденная еще в 1970-х годах в Эфиопии, со временем стала самым известным из всех древних гомининов (предков людей), как из-за хорошей сохранности ее скелета, так и из-за того, что она стала олицетворять собой — доказательство того, что люди произошли от менее развитых существ.
В новом исследовании научная группа задалась вопросом, могла ли Люси бегать на двух ногах, и если да, то насколько быстро. Они отметили, что доказательства такого бега, возможно, могли бы пролить больше света на эволюционный процесс, который привел к тому, что современные люди стали такими хорошими бегунами на длинные и короткие дистанции.
Видео S1. Видео оптимальной походки с максимальной скоростью (4,26 м/с) итерации модели Au. afarensis с архитектурой трехглавой мышцы надколенника и мышечными массами, предсказанными на основе площадей костей в окаменелости AL 288-1 («Люси»).
Верхние конечности присутствуют в модели, но не показаны в анимации в целях визуализации. Активные мышцы — темно-красные, неактивные — серые. Общие размеры объемов мышц соответствуют предсказанным здесь для Au. afarensis, но их форма была субъективно задана, чтобы обеспечить визуализацию траекторий движения мышц.
Чтобы определить, могла ли Люси бегать прямо, исследовательская группа использовала симулятор, который был разработан для анализа локомоции у людей и животных.
Они добавили скелет Люси, а затем добавили мышечные черты, обнаруженные у современных обезьян, чтобы оживить ее, а затем привели симулятор в движение.
Видео S2. Видео оптимальной беговой походки с максимальной скоростью (2,28 м/с) из итерации модели Au. afarensis с архитектурой трехглавой мышцы надколенника нечеловекообразной обезьяны и мышечными массами, предсказанными на основе площадей костей в окаменелости AL 288-1 («Люси»).
Симуляция показала, что Люси действительно могла бегать на двух ногах, несмотря на отсутствие длинного ахиллова сухожилия, которое развилось у людей, и более коротких мышечных волокон в ногах.
Предыдущие исследования показали, что такие волокна помогают в беге на выносливость.
Видео S3, показывающее боковое сравнение оптимальной максимальной скорости беговой походки итераций модели Au. afarensis с современной человекоподобной архитектурой трехглавой мышцы надколенника (4,26 м/с, Видео S1) и итерации модели с архитектурой трехглавой мышцы надколенника нечеловекообразной обезьяны (2,28 м/с, Видео S2).
Моделирование также показало, что Люси не могла бегать так же быстро, как современные люди, вероятно, достигая максимальной скорости всего около 5 метров в секунду, даже после того, как ей дали мышцы современного человеческого типа. Люди в среднем могут бегать со скоростью 8 метров в секунду. Исследователи также обнаружили, что корректировка размера тела не сильно изменила скорость бега.
Исследователи также проверили энергозатраты Люси, наделив ее мышцами голеностопа — симуляция показала сходство с другими животными ее размера. Однако бег явно был бы более утомительным для Люси, что говорит о том, что она, скорее всего, делала это только в случае крайней необходимости.
Это, по мнению исследователей, указывает на то, что адаптация ахиллова сухожилия наряду с эволюцией мышечных волокон, вероятно, позволила ранним людям бегать дальше по мере их эволюции.
Статья была опубликована в журнале Current Biology.