Jak badanie kości stóp może pozwolić określić ruchy przodków człowieka
Zanim wyewoluował współczesny człowiek, nasi przodkowie musieli przejść drogę od życia na drzewach do chodzenia po ziemi. Nie wiadomo dokładnie, kiedy i w jaki sposób to nastąpiło, i przypuszcza się, że kilka gatunków homininów, czyli dawnych krewnych człowieka, próbowało różnych metod poruszania się zarówno na drzewach, jak i na ziemi. Aby rzucić światło na to zagadnienie, w ramach projektu FOOTSTEP(odnośnik otworzy się w nowym oknie), realizowanego przy wsparciu działania „Maria Skłodowska-Curie”(odnośnik otworzy się w nowym oknie), zbadano morfologię stóp obecnie żyjących małp człekokształtnych oraz ludzi z różnych populacji. Dzięki najnowszym metodom analizy całych kości badania te pozwoliły poznać wskazówki, jakie wewnętrzna struktura szkieletu stopy może nieść co do dawnych zachowań lokomotorycznych. „Oprócz lepszego poznania naszej historii ewolucyjnej prace te mają istotne implikacje dla badań nad anatomią szkieletu współczesnego człowieka oraz badań klinicznych”, stwierdza Zewdi Tsegai, koordynatorka projektu FOOTSTEP. „Wewnętrzna struktura kości szkieletu często ulega osłabieniu wraz z wiekiem, szczególnie u kobiet – prowadząc do osteoporozy, która zwiększa ryzyko złamań. Metodologia wykorzystana w naszym projekcie może zostać zastosowana w kontekście klinicznym, aby lepiej zrozumieć ryzyko złamań, do których często dochodzi w miejscach takich jak część bliższa kości udowej i część dalsza kości promieniowej”.
Poznawanie zachowań lokomotorycznych homininów
Tradycyjne metody analizy wewnętrznej strukturę kości wykorzystują jedynie jej niewielki fragment. W projekcie FOOTSTEP wykorzystano natomiast technikę mikro-TK o wysokiej rozdzielczości, która pozwoliła na obrazowanie całego stawu lub kości. Wykorzystano też nowatorskie podejście umożliwiające statystyczne porównanie rozkładu kości w stawach w różnych grupach populacyjnych. Dzięki temu można było zbadać, pod jakimi względami homininy różniły się od współczesnych ludzi i małp człekokształtnych w sposób, który prawdopodobnie odzwierciedlał ich historię obciążenia ich stawów i zachowanie lokomotoryczne. Wśród gatunków homininów, których stopy badano, znalazły się Australopithecus africanus, Paranthropus robustus, Australopithecus sedica, Homo naledi, Homo floresiensis i Homo habilis. Dzięki tym metodom zidentyfikowano wskazówki dotyczące zachowań lokomotorycznych w kilku elementach szkieletowych stopy, która dzięki swoim 26 kościom może przyjmować różne pozycje. Dzieje się tak, ponieważ wewnętrzna struktura kostna szkieletu, zbudowana z zewnętrznej warstwy korowej i wewnętrznej siatki kości gąbczastej, może przebudowywać się w ciągu życia danego osobnika pod wpływem obciążeń mechanicznych. „Zatem wewnętrzna struktura kości szkieletu odzwierciedla sposób, w jaki dany osobnik zachowywał się w ciągu swojego życia. Znaleźliśmy zmiany wskazujące na chwytanie w stopach małp człekokształtnych, które używają stóp do chwytania gałęzi podczas wspinaczki. Są to cechy niewystępujące u współczesnych ludzi”, mówi Tsegai. „Aktualnie prowadzone badania wykorzystują to podejście do szkieletu stopy kilku gatunków homininów, aby lepiej zrozumieć zmienność zachowań lokomotorycznych wśród naszych wymarłych krewnych”.
Zaawansowane badania poszerzają naszą wiedzę
Badania trwają, wykorzystując dotychczasowe prace i wyniki. Na Uniwersytet w Chicago(odnośnik otworzy się w nowym oknie) Tsegai kontynuuje badania nad funkcją stopy, analizując związek między wewnętrzną strukturą kości a zachowaniem, a także stosując biomechanikę do ustalenia, jak stopy ludzi i małp poruszają się podczas różnych zachowań lokomotorycznych. Zespół FOOTSTEP współpracuje także z projektem NewHuman, który bada rodowód współczesnego człowieka.
