Camminare è qualcosa che molti di noi danno per scontato, ma è più complesso di quanto si possa pensare. Oggi sul blog Visible Body, guarda bene i meccanismi, l'anatomia e la storia evolutiva dietro il camminare su due piedi.
Gli esseri umani sono unici tra le scimmie, non solo per i nostri grandi cervelli, ma per il nostro modo di muoversi. A differenza di noi, le grandi scimmie (come i gorilla e gli scimpanzé) hanno diversi modi per spostarsi, come camminare a pugni, arrampicarsi in verticale e arrampicarsi. Usano queste diverse modalità di locomozione a seconda dei loro ambienti e situazioni. Gli esseri umani, d'altra parte, tendono a fare la maggior parte dei loro movimenti stando in piedi e su due piedi.
Esploriamo la locomozione bipede cammina in questo modo!
Come camminiamo?
Come abbiamo detto prima, gli esseri umani sono speciali. Le scimmie camminano in modo bipede solo per brevissime distanze e, quando lo fanno, di solito si aggrappano a un ramo per sostenersi: semplicemente non sono costruite per la locomozione bipede. Ad esempio, gli scimpanzé camminano in modo bipede in un modo molto diverso dagli umani. Le ginocchia e i fianchi rimangono piegati e il corpo oscilla da un lato all'altro. Le loro caviglie hanno una dorsiflexiondorsiflexion più debole è il modo in cui la caviglia solleva il piede verso l'alto verso lo stinco.
Il nostro ciclo dell'andatura a piedi consiste in due fasi composte da fasi più piccole.
La prima è la fase di posizione. Inizia con la fase di battuta del tallone: il piede colpisce per primo il tallone a terra. Durante la fase del tallone, il grande gluteo agisce sull'anca per controllare il movimento della gamba, il quadricipite femorale estende la gamba al ginocchio e flette la coscia all'anca e il compartimento anteriore della gamba posiziona il tallone.
Riprese video da Muscle Premium.
Successivamente, il resto del piede entra in contatto con il suolo durante la fase di appoggio. Il quadricipite femorale stabilizza il ginocchio; gli inverter e gli evertor del piede stabilizzano il piede; e il gluteo minimo, il gluteo medio e il tensore della fascia lata si contraggono, mantenendo il bacino a livello.
Ultima nella fase di appoggio è la fase di stacco, durante la quale la gamba si prepara a lasciare il suolo. I muscoli posteriori della coscia estendono la coscia, il quadricipite femorale mantiene il ginocchio esteso e il compartimento posteriore della gamba sposta il piede verso il basso e lontano dal corpo, un movimento noto come flessione plantare.
GIF in flessione plantare di Muscle Premium.
La fase successiva è la fase di oscillazione. Per prima cosa abbiamo la fase di sollevamento delle gambe, che ha un nome abbastanza autoesplicativo. L'ileopsoas e il retto femorale spingono il ginocchio in avanti, i muscoli posteriori della coscia flettono la gamba al ginocchio e il compartimento anteriore della gamba solleva il piede verso l'alto in dorsiflessione.
Poi viene l'altalena, dove la gamba viene spostata in avanti, creando il movimento in avanti della camminata. L'ileopsoas e il retto femorale resistono alla gravità e mantengono la gamba sollevata, il quadricipite femorale posiziona il piede e il compartimento anteriore della gamba mantiene la caviglia nella posizione corretta per l'atterraggio.
Dorsiflessione GIF da Muscle Premium.
Lavare, sciacquare e ripetere. Il ciclo continua finché non arrivi dove devi andare.
L'anatomia del bipedismo
Gli esseri umani hanno molti, molti tratti anatomici associati alla locomozione bipede. Bene, toccane alcuni qui.
In generale, il nostro bacino e le gambe sono disposti in modo da bilanciare i nostri tronchi sopra i nostri corpi mentre ci muoviamo. Poiché solo un arto alla volta tocca terra durante il ciclo di camminata, l'equilibrio è particolarmente importante. I nostri corpi riducono al minimo le oscillazioni da un lato all'altro.
Le nostre gambe sono anche più lunghe delle grandi scimmie, il che rende il passo più lungo, e il nostro bacino ha una forma diversa: l'ischio si estende posteriormente, le lame iliache sono più corte e larghe e l'osso sacro è largo. Gli esseri umani hanno un acetabolo più grande per ospitare una testa femorale più grande, il che è importante perché quando camminiamo in modo bipede, l'anca assume più peso che se dovessimo camminare in modo quadrupede.
GIF dall'Atlante di anatomia umana.
Le nostre ginocchia possono bloccarsi, il che mantiene la gamba dritta e facilita meglio lo spostamento del peso su quella gamba. Le nostre caviglie aiutano anche a sostenere il peso: la superficie articolare della tibia distale dell'astragalo è perpendicolare all'asse lungo dell'osso, il che rende più efficiente il trasferimento del peso dalla gamba al piede.
Un piede umano è rigido per una migliore spinta, mentre un piede da scimmia è flessibile per l'uso in arrampicata. La nostra proporzione tra la lunghezza della punta e la lunghezza del tarso rende la propulsione più efficiente durante la fase di appoggio. I nostri alluci non sono opponibili, quindi anche se non possiamo davvero afferrare le cose con i piedi, possiamo sopportare il peso in modo più comodo ed efficace.
L'evoluzione del bipedismo
Durante il Miocene esistevano diversi ceppi di scimmie. Uno di quei lignaggi erano le grandi scimmie, che oggi includono umani, scimpanzé, oranghi e gorilla. Gli esseri umani e gli scimpanzé sono strettamente imparentati e formano un sottogruppo chiamato ominidi.
Nel corso dei cento e più anni in cui abbiamo messo insieme la storia del bipedismo, gli esperti hanno escogitato molte teorie sul perché camminiamo in questo modo. Le lacune nella documentazione fossile significano che non abbiamo una piena comprensione dell'evoluzione del bipedismo, ma negli ultimi 50 anni, entusiasmanti scoperte archeologiche hanno riempito alcuni punti della linea temporale.
Il divario nella documentazione fossile esiste perché, a quanto pare, i fossili sono davvero rari, abbiamo testimonianze fossili di meno dell'1% di tutte le specie. I tessuti molli e molte ossa non si fossilizzano bene e le circostanze per la fossilizzazione sono molto specifiche. La forma più comune di fossilizzazione è la permineralizzazione, in cui l'acqua penetra nelle ossa e lascia minerali, formando cristalli che alla fine sostituiscono i tessuti ossei e formano un calco indurito, preservando la forma e i dettagli dei tessuti ossei.
È stato stimato che un osso su un miliardo viene fossilizzato e quindi il fossile deve essere protetto dall'erosione per milioni di anni, deve essere in un luogo individuabile (ad esempio, non può essere sepolto sotto centinaia di piedi di ghiaccio nel Artico), e poi deve essere scoperto da qualcuno.
Bene, non hai mai tutte le risposte, quindi diamo un'occhiata ad alcune possibili spiegazioni sul motivo per cui gli umani camminano eretti.
La prima teoria fu dello stesso Charles Darwin, che postulava nel suo libro del 1871 Descent of Man che gli esseri umani diventassero bipedi in modo che le loro mani potessero essere libere per usare gli strumenti.
Gli esseri umani sono i migliori utilizzatori di strumenti, quindi avrebbe senso che il nostro uso degli strumenti e il nostro bipedismo siano collegati. Questa teoria era il pensiero predominante fino a quando un fossile della specie Australopithecus afarensis fu scoperto nel 1974 in Etiopia.
Ricostruzione di Au. afarensis basato su scheletro parziale. Foto dal Museo di Storia Naturale di Cleveland.
Au. afarensis era un piccolo ominide che visse 3,7-3 milioni di anni fa e aveva una pelvi più ampia e un femore inclinato verso l'interno, indicando che Au. afarensis camminava eretto. Fondamentalmente, Au. afarensis ha dimostrato che gli ominidi camminavano eretti prima di fabbricare strumenti: la locomozione bipede precede l'uso degli strumenti di 1,5 milioni di anni.
Torna al tavolo da disegno.
Molti hanno notato che l'emergere del bipedismo corrisponde a un cambiamento nell'ambiente. Dalla fine del Miocene all'inizio del Pleistocene, il clima globale è diventato più fresco e più secco. L'habitat degli ominidi era una volta una fitta foresta, ma le praterie sono diventate più comuni quando l'ambiente è diventato un mosaico di praterie, boscaglia e boschi.
In passato, alcuni hanno pensato che il bipedismo consentisse agli ominidi di scrutare oltre l'erba alta o di raccogliere semi, e alcuni hanno pensato che il bipedismo fosse legato a manifestazioni di minaccia.
Alcuni ricercatori hanno affermato che, con i loro habitat forestali esauriti, gli ominidi dovevano lasciare la copertura degli alberi e camminare nella prateria, e il modo più efficiente dal punto di vista energetico era camminare in modo bipede. Ci sono stati alcuni studi che esaminano lo sforzo coinvolto nel bipedismo degli scimpanzé che hanno indicato che la locomozione bipede richiede in media meno energia. Gli scimpanzé possono essere i nostri parenti più stretti, ma il nostro antenato comune più vicino visse più di sette milioni di anni fa, e alcuni credono che sia una forzatura applicare questa ricerca agli ominidi.
Praterie della Tanzania moderna. Foto di Hendrik Cornelissen di Pexels.
Un'altra teoria riguarda il calore. Gli animali quadrupedi espongono gran parte del loro corpo al sole e, in un ambiente caldo della savana, questo potrebbe portare al surriscaldamento. Un ominide su due piedi potrebbe assorbire il 60% di calore in meno rispetto a quattro zampe e potrebbe essere esposto a brezze più rinfrescanti. La locomozione bipede potrebbe ridurre la quantità di acqua necessaria, il che significa che i primi ominidi potrebbero coprire più terreno in cerca di cibo.
Invece di aiutare il bipedismo a trasportare gli attrezzi, avrebbe potuto aiutare gli ominidi a trasportare il cibo. Poiché il loro habitat è cambiato, gli ominidi potrebbero aver dovuto viaggiare ulteriormente per trovare cibo. Ciò significa che dovrebbero trasportare il cibo su lunghe distanze da condividere con il loro gruppo.
Tutto sommato, è probabile che il bipedismo sia nato da una combinazione di molti dei fattori sopra menzionati.
La selezione naturale non può creare un comportamento come il bipedismo, ma può agire per selezionare il comportamento una volta che si è manifestato, ha scritto il dottor Donald Johanson, il paleontologo che ha scoperto l' Au. afarensis esemplare di cui abbiamo parlato prima. Sicuramente alcuni dei primi ominidi erano più bravi di altri a camminare in posizione eretta, un comportamento che consentiva loro di foraggiare ampiamente e riportare il cibo a casa.
Sostiene che gli ominidi sono diventati eretti e quindi sono stati in grado di espandere il loro territorio nelle praterie, dove il nostro bipedismo ci ha aiutato a prosperare proteggendoci dal surriscaldamento, permettendoci di raccogliere e trasportare cibo, guardare oltre l'erba alta e altro ancora.
Noi umani abbiamo un'anatomia unica che ci distingue dalle altre scimmie. Nel corso dei millenni, la locomozione bipede ha aiutato gli esseri umani e i loro primi antenati a prosperare nei loro ambienti. Alla fine, il bipedismo ha aiutato gli esseri umani a utilizzare meglio strumenti come quello che stai usando per leggere questo post sul blog in questo momento.
Quando gli esseri umani hanno iniziato a camminare in posizione eretta
Da almeno 6 a 3 milioni di anni fa, i primi umani combinavano modi di muoversi simili a scimmie e umani. Le ossa fossili come quelle che vedi qui registrano una transizione graduale dall'arrampicarsi sugli alberi al camminare regolarmente in posizione eretta. Il Sahelanthropus potrebbe aver camminato su due gambe.
I primi umani camminavano eretti
Il Sahelanthropus potrebbe essere stato il primo membro bipede della stirpe umana, ma gli esperti affermano che sono necessarie ulteriori prove. Un antico osso di una gamba trovato vicino al famoso teschio di un antenato umano sta fornendo nuove prove che il nostro lignaggio potrebbe aver camminato eretto 7 milioni di anni fa.
Chi è stato il primo a camminare
L'Homo erectus è stato il primo ad avere le gambe lunghe e le braccia più corte che avrebbero permesso di camminare, correre e muoversi nei paesaggi della Terra come facciamo oggi.