一项新的研究表明，横跨人类足部宽度的足弓可能是人类能够直立行走的一大原因。

 

人们的脚从球到脚跟都有一个突出的足弓，这种结构有助于使脚变硬，以承受走路和跑步时产生的力量。但还有另一个不太明显的拱门。脚中部的骨头，被称为跖骨，在脚的宽度上呈曲线状排列。研究人员于2月26日在《自然》杂志上发表的研究报告称，这种被称为“跗骨横弓”的弯曲使足部纵向变硬，这可能是在340多万年前进化而来的，向古人类迈出了一步，沐鸣注册登录使他们获得了与其他灵长类动物不同的用双脚行走和奔跑的能力。

 

科学家们知道，足部内侧的足弓被称为纵向足弓，由于足弓的形状和像弓弦一样在其下伸展的弹性组织，足部更加坚硬。跖骨上的弯曲能在多大程度上帮助脚变得更结实尚不清楚。

 

脚骨图

 

人类的脚有两个帮助直立行走的足弓。一个拱沿足内侧(红色虚线)，而另一个，横向跗骨拱，穿过足的顶部(蓝色实线)。

 

跗骨横弓在足部僵硬中所起的作用就像一张纸卷起来时所起的作用一样。耶鲁大学机械工程师Madhusudhan Venkadesan说:“用你的手指握住钞票的一端，沐鸣平台登陆线路它就会掉下来。”“但用拇指向下按，让它在宽度上微微弯曲，喙就会变硬，变得更直。”

 

了解人类的脚是如何进化成走路和跑步的，可以帮助专家设计出更好的假肢，或者治疗平足。例如，大多数假肢脚都是为行走而设计的。那些想要跑步的人需要一些不同的东西——一个形状像刀片的硬假肢。

 

西雅图华盛顿大学的古生物力学家帕特里夏·克雷默(Patricia Kramer)说，这项研究“让我们这些为足部进化而生、而死的人感到兴奋”，她没有参与这项工作。她说，这项研究是一个很好的例子，它将传统的生物人类学与工程学原理结合起来，从而更好地了解脚部的各个方面。

 

Venkadesan和他的同事测试了三种弯曲结构的刚度，包括薄层、模仿脚的机械结构和来自尸体的两英尺，他们发现横向拱使材料更加坚硬。当研究人员切开构成尸体横弓的骨头之间的组织时，脚的硬度下降了54%。

 

克雷默说，虽然横向足弓对足部僵硬很重要，但究竟有多重要还需要进一步研究。例如，她说，沐鸣平台注册登录官网对人类脚的机械模拟实验没有考虑脚接触地面的部分——这些细节可能对计算脚的整体刚度很重要。“改造后的人类脚并不能告诉你古人类的脚是如何工作的，但它可以用来验证一个模型，然后再把这个模型改造成古人类的脚。”

 

研究人员还检查了来自远古人类祖先的骨骼遗骸和化石，寻找弯曲足弓的首次出现。像黑猩猩这样的非人类灵长类动物——可能是它们与人类最后的共同祖先——拥有比人类更平坦的脚。但是大约340万年前，一个类似于人类的跗骨横弓从一个未知的人类祖先进化而来(SN: 3/28/12)。

 

中央拱门的出现“可能在我们变成两足动物的过程中起了很大作用，”Venkadesan说。这种结构“为人类脚部的僵硬度增加了一种必不可少的、却又缺失的元素。”