據(jù)美國(guó)《連線》雜志網(wǎng)站報(bào)道，如果你曾經(jīng)納悶人類為何沒有適于抓握的長(zhǎng)腳趾,，從而讓雙腳也具備雙手的功能，那么最新的科學(xué)研究將告訴你答案：粗而短的腳趾或許是為奔跑量身定制的,。
根據(jù)這項(xiàng)最新生物力學(xué)分析結(jié)果,，長(zhǎng)腳趾比短腳趾耗費(fèi)更多體力，產(chǎn)生更多的震動(dòng),，這也是幫助居住于大草原的人類祖先追逐獵物的諸多生理進(jìn)化之一,。
區(qū)別其他物種的重要標(biāo)志
加拿大卡爾加里大學(xué)人類學(xué)家坎貝爾·羅利安(Campbell Rolian)說：“相比短腳趾，長(zhǎng)腳趾在運(yùn)動(dòng)時(shí)需要肌肉,，需要更多力氣才能保持身體穩(wěn)定,。只要我們從事大量跑動(dòng)，那么自然選擇便會(huì)青睞于短腳趾的人,。”大多數(shù)靈長(zhǎng)類動(dòng)物,，包括跟我們關(guān)系最近的黑猩猩，按身體比例腳趾都長(zhǎng)過人類的腳趾,。人類腳趾十分短小,，感覺沒有深度，只能伸開和彎曲,。多數(shù)能跑的動(dòng)物的腳趾同樣很短,。貓和狗等一些動(dòng)物的爪子幾乎完全由腳掌或手掌構(gòu)成。羅利安的研究小組由此想知道,，奔跑是否可以解釋人腳的生理構(gòu)造,。
當(dāng)然，奔跑對(duì)早期智人的重要性很好推測(cè),。但是,，這項(xiàng)技能對(duì)人體進(jìn)化確實(shí)具有不同尋常的意義：除了智人外，只有極少數(shù)動(dòng)物具備長(zhǎng)跑能力,，沒有一種動(dòng)物可以在熾熱的陽(yáng)光下長(zhǎng)時(shí)間奔跑,。比如狼和鬣狗，它們只能在寒冷天氣或黃昏時(shí)分長(zhǎng)途奔襲捕獵,，在高溫情況下則喪失了這種能力,。需要耐力的奔跑則是將早期人類同其他物種區(qū)別開來的一個(gè)重要標(biāo)志。
根據(jù)這項(xiàng)研究的另一位成員,、哈佛大學(xué)人類學(xué)家丹尼爾·利伯曼(Daniel Lieberman)介紹,，在有關(guān)大草原的長(zhǎng)途奔跑問題上，現(xiàn)代人體結(jié)構(gòu)的很多特征都發(fā)揮了重要作用。跟腱好比彈簧,，可以起到保存體力的作用,；后肢具有超大關(guān)節(jié)，而臀部肌肉則是保持穩(wěn)定的完美工具,。同樣,，大腦對(duì)奔跑活動(dòng)產(chǎn)生的身體顫動(dòng)具有特有的敏感度。
腳趾長(zhǎng)增加對(duì)肌肉損傷
腳趾或許就屬于這一類人體進(jìn)化,。利伯曼說：“人類非常適合耐力跑，這一定程度上使得人體變化更有意義,。我們不僅是出色的短跑運(yùn)動(dòng)員,，而且還是地球上最優(yōu)秀的長(zhǎng)跑選手。”這種人類擅長(zhǎng)于長(zhǎng)跑的論斷尚未被普遍接受,。美國(guó)威斯康星州大學(xué)古人類學(xué)家約翰·霍克斯(John Hawks)說：“走和跑利用了一樣的人體部位,。很難說這些人體構(gòu)造是為奔跑量身定制，更為確切的說,，是為長(zhǎng)跑打造的,。”霍克斯沒有參加羅利安的研究。
但是,，羅利安的研究至少證明了腳趾對(duì)跑步的重要性,。這項(xiàng)研究刊登在最新一期《實(shí)驗(yàn)生物學(xué)雜志》（Journal of Experimental Biology）上。人在向前走或跑時(shí),，一只腳在空中,，另一只腳在地面，人體一半到四分之三的重量恰好落在前腳上,。羅利安說：“你走步時(shí),，一只腳在邁出一步前，另一只腳已經(jīng)著地,。你已經(jīng)轉(zhuǎn)移了部分身體重量,。你的腳趾必須在跑動(dòng)過程中完成更多的工作，推動(dòng)你的身體向前,。”
實(shí)驗(yàn)中,，15名志愿者在一個(gè)對(duì)壓力十分敏感的表面上一會(huì)兒跑，一會(huì)兒走,，羅利安的研究小組對(duì)他們給這個(gè)表面施加的力量進(jìn)行了分析,，結(jié)果發(fā)現(xiàn)腳趾力量只要增加20%，產(chǎn)生的電動(dòng)力(motor force)卻是原來的兩倍,。我們可以從更為直觀的蹺蹺板活動(dòng)來解釋這一問題：壓力和支點(diǎn)之間的距離可使杠桿力增大,。
羅利安還發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)腳趾在讓身體停止活動(dòng)，或利用它們?nèi)ヒ龑?dǎo)跑和走所必須的向前傾的活動(dòng)時(shí),，需要耗費(fèi)更多的體力,。這多出來的體力便是由長(zhǎng)腳趾耗費(fèi)的，因此增加了對(duì)肌肉的壓力和損傷,，可能使其成為自然選擇的犧牲品,。
憑借耐力獵殺大型動(dòng)物
化石記錄也粗略提供了合適的例證：類人猿的腳趾比南方古猿(最早的兩足原始人類)腳趾長(zhǎng)，而南方古猿的腳趾又比人屬的腳趾長(zhǎng),，現(xiàn)代人就屬于人屬,。霍克斯指出,，長(zhǎng)途奔跑現(xiàn)已極為罕見,，“在其存在的地方，是由非常復(fù)雜的文化適應(yīng)支持(cultural adaptation)的,，包括跟蹤,、水資源儲(chǔ)存，將肉類運(yùn)回家等等,。至于早期人類是否存在這些文化適應(yīng)證據(jù),，現(xiàn)階段幾乎沒有，或根本不存在,。”
然而,，利伯曼指出，早期人屬及其后代顯然以大型動(dòng)物為食,，盡管獵殺大型動(dòng)物所必須的投射物只是在距今幾千年前發(fā)明出來的,。利伯曼說：“我們的祖先，那些身單力薄的靈長(zhǎng)類動(dòng)物,，如何獵殺大型動(dòng)物,？答案是我們可以追它們。我們讓它們飛奔,，它們不能一邊奔跑,，一邊喘氣。我們不是憑速度拖垮羚羊的,，而是憑借耐力,。”
當(dāng)然，如今在商店和餐廳,，奔跑已變成一種休閑娛樂活動(dòng),，而硬底鞋吸收了赤足所感受的部分震動(dòng)。從古代進(jìn)化的壓力釋放出來,，我們的雙腳又會(huì)遭遇什么事情呢,？羅利安說,，現(xiàn)在說一切都不會(huì)發(fā)生還為時(shí)尚早，“但這是一個(gè)有關(guān)人體構(gòu)造的許多特征的普遍問題,。因?yàn)槲覀儾辉傩枰棠_趾最早的那種作用,，于是有人又在談?wù)摱棠_趾最終是否會(huì)消失。”（生物谷Bioon.com）
生物谷推薦原始出處：
Journal of Experimental Biology 212, 713-721 (2009) doi: 10.1242/jeb.019885
Walking, running and the evolution of short toes in humans
Campbell Rolian1,*,, Daniel E. Lieberman1, Joseph Hamill2, John W. Scott3 and William Werbel1
1 Department of Anthropology, Harvard University, Cambridge, MA 02138, USA
2 Department of Kinesiology, University of Massachusetts, Amherst, MA 01003, USA
3 School of Medicine, Vanderbilt University, Nashville, TN 37232, USA
The phalangeal portion of the forefoot is extremely short relative to body mass in humans. This derived pedal proportion is thought to have evolved in the context of committed bipedalism, but the benefits of shorter toes for walking and/or running have not been tested previously. Here, we propose a biomechanical model of toe function in bipedal locomotion that suggests that shorter pedal phalanges improve locomotor performance by decreasing digital flexor force production and mechanical work, which might ultimately reduce the metabolic cost of flexor force production during bipedal locomotion. We tested this model using kinematic, force and plantar pressure data collected from a human sample representing normal variation in toe length (N=25). The effect of toe length on peak digital flexor forces, impulses and work outputs was evaluated during barefoot walking and running using partial correlations and multiple regression analysis, controlling for the effects of body mass, whole-foot and phalangeal contact times and toe-out angle. Our results suggest that there is no significant increase in digital flexor output associated with longer toes in walking. In running, however, multiple regression analyses based on the sample suggest that increasing average relative toe length by as little as 20% doubles peak digital flexor impulses and mechanical work, probably also increasing the metabolic cost of generating these forces. The increased mechanical cost associated with long toes in running suggests that modern human forefoot proportions might have been selected for in the context of the evolution of endurance running.
