2024-09-19 16:23

人类的膝盖有点糟糕——这就是为什么我们还没有进化出更好的膝盖

我们从沙发上站起来时痛苦的呻吟声,或者上楼梯时软骨嘎吱嘎吱的声音,都太熟悉了。我们中的许多人看着疼痛的膝盖,诅咒着它们——想知道为什么它们似乎进化得这么疼。但是人类的膝盖有着复杂的进化史。新的研究表明,这是多么的被误解。

膝盖的大小和形状发生了重大变化,这不仅是为了让早期人类能够直立行走,也是为了将我们与我们已经灭绝的遗传近亲(如尼安德特人)区分开来。

自然选择与其他进化力量(如随机突变或基因遗传)共同作用,可能塑造了膝盖,以帮助我们用两条腿走路,比我们的亲戚更有效、更持久。

我们今天面临的许多膝盖问题都是我们的祖先没有经历过的新问题。例如,2017年的研究表明,后工业时代久坐不动的生活方式可能导致膝关节骨关节炎(最常见的膝关节关节炎)的发病率增加了2.1倍。

当研究人员研究生活在6000年前的狩猎采集者的遗骸时,他们发现膝盖骨关节炎在当时可能根本不是问题。在今天的英国,超过三分之一的45岁以上的人寻求治疗骨关节炎——主要是膝关节。

用来稳定和保护关节的肌肉变弱,用来缓冲骨头擦伤的软骨也相对变弱,这可能是人类运动比以前少得多的结果——坐在办公室里或在跑步机上跑步比在充满挑战的地形上花大部分时间猎鹿锻炼的肌肉要少得多。对于我们来说,要进化出没有骨关节炎的膝盖,久坐的人有“好”膝盖,需要比久坐的人有“坏”膝盖,多生几代孩子。

但事情变得更加复杂。膝盖是一个复杂的生物机器,科学家们还没有完全理解。

对于籽骨来说尤其如此,籽骨是嵌入在肌腱或韧带中的小骨头,比如膝盖骨。这些骨头可以存在于哺乳动物的整个骨骼中。这意味着一些哺乳动物可能有籽骨,而即使是同一物种的成员也没有。其中一个例子是外侧腓骨,它位于膝盖后面,现在平均36.8%的人膝盖上都有。

尽管进行了数百年的研究,但人们对芝麻籽的进化、生长、发育以及为什么它们存在于某些物种而不存在于其他物种中知之甚少。这是如此之多,以至于你在博物馆里看到的关节骨骼中经常没有籽状体,它们和嵌入它们的肌肉一起被扔掉了。

我和我的同事们的新研究表明,在这些经常被误解的骨头中,位于膝盖后面的内侧和外侧腓骨,可能在灵长类动物中以多种方式进化,并帮助早期人类学会直立行走。

这项研究是对93种不同灵长类动物的三种籽骨的系统回顾,包括其他原始人和人类的共同祖先。

我们的研究表明,人类的这些骨骼有一种独特的进化形式,可能始于类人猿的起源,类人猿是一群灵长类动物,包括猿和人类。

科学家们认为,利用现有的蚕豆骨来实现一个新的目的,一种被称为“外移”的东西,可能有助于早期人类从四肢行走变成四肢行走。有趣的是,这块骨头也与更高的骨关节炎发病率有关。患有此病的人患此病的可能性是正常人的两倍。进化并不是一条通向生物力学效率的简单道路。

当我们意识到,与牙齿不同,膝盖是“可塑的”,这意味着它们会根据营养和使用等因素发生变化时,情况就变得更加复杂了。另一方面,牙齿(一旦长出来)不适应,就会受损。这就是为什么随着年龄的增长,锻炼是如此重要——保持我们的骨骼强壮。

膝盖会随着使用或不使用而变化和适应。例如,全球营养的增加导致人类变得更高、更重,这是关于为什么fabella变得越来越普遍的主要假设。在过去100年左右的时间里,豆瓣菜的数量增加了两倍,在世界范围内也有一些变化。

我们知道人类膝盖的进化并不是直截了当的,而是有分支路径的。我们也知道,我们的身体很难适应我们的生活方式,生活方式的改变可能是导致膝盖问题的罪魁祸首,随着时间的推移,这些问题变得越来越严重。膝盖并没有进化到我们发现自己的年龄,而最初帮助我们行走的骨头可能是这些问题的一部分。

所以,当你的膝盖在跑步机上弯曲,或者当你坐下时感到酸痛时,想想它们,因为进化并不像看起来那么容易。