人类如何进化成长跑健将?

廖俊棋

论短跑速度，人类在动物界成绩平平，但是在长跑的耐久力方面，人类绝对是优秀选手。曾有研究指出，在炎热的天气下，人类长跑时完全有机会跑赢马。相比之下，我们的灵长目动物近亲黑猩猩，它们跑上不到100米就要气喘吁吁地休息半天。那么，人类为什么会有如此突出的耐力？是身体的哪些结构使我们跑得更久、更远呢？

人类的秘密武器

2019年11月，哈佛大学的研究团队对此问题进行了回答。他们在《实验生物学》杂志上发表的研究显示：人类长跑这么厉害，肋骨的功劳可不小。为了进行实验，他们找了10位年轻运动员站上跑步机，开始测试人体在悠闲漫步和拔腿狂奔的情况下，胸廓以及呼吸程度的变化。作为对照，他们也用了好几盒零食作为“贿赂”，“说服”了猎犬和山羊站到跑步机上配合实验。

一般来说，吸氧量是运动耐力的决定眭因素。当动物对氧气有更大需求时，会收缩胸部的横膈膜来增加氧气吸入量，也就是健身人士所说的“腹式呼吸”。这种变化在受试的人类、狗以及山羊身上都可见到。但是研究发现，善于长途奔袭的人类，还多了一项秘密武器：我们的胸廓除了可以向前扩张，还可以向两侧扩张。相比之下，狗和山羊的胸部都不能向身体两侧扩张。所以，在这三者中，运动时吸气量扩张最明显的是人类，猎犬次之，山羊最差，而三者跑步的耐力也是依次变弱。

特殊的“乐高骨头”

可是问题又来了：为什么我们人类的胸廓能向两侧扩张，从而获得更大的吸气量呢？

为了解开胸廓扩张的秘密，研究团队将目光移到了骨骼标本上。他们对超过10种生物的肋骨和脊椎关节面进行三维分析，其中包括人类、黑猩猩、马、犀牛、狗、熊等。

在经过一系列的拍照、数据采集以及3D重建之后，研究团队发现，胸廓的扩張能力实际上和肋骨、脊椎的关节面有关系。当肋骨和脊椎的关节面非常平坦的时候，胸廓的灵活度就低，也就难以大幅度扩张，以及进行需要持久力的运动。另一方面，像人这样能进行持久运动的动物，肋骨和脊椎的关节面就比较弯曲，属于“一凸一凹”或是“一凹一凸”的关节模式，就好似乐高积木一样。这让他们的胸廓能有更大的扩张幅度。

演化出长跑能力是个大工程

在此基础上，该团队更进一步研究已经灭绝的人类化石类群。他们观察了从最古老的南方古猿到直立人、尼安德特人等古人类的胸廓结构。研究发现，人类的肋骨关节也随着人类站立起来行走或奔跑后，得到了相应的进化。在人类刚刚学会直立行走的初期，例如300多万年前的南方古猿，他们的肋骨关节形态就和黑猩猩比较接近，属于更为平坦的类型。而随着时间推移，我们的祖先适应了完全的双足步行的直立生活。为了能更好地适应采集、狩猎的环境，他们逐渐发展出能长途跋涉的能力，而肋骨的形态也发生了变化。

不过，演化是个复杂的过程，每个新特征或新能力的出现，都牵涉了许多器官、构造上的改变。人类演化出长跑的耐力，除了胸廓的改变外，还要配合肌肉、神经、心肺功能和散热能力的演化。因此，这次的研究还仅是为人类演化谜团拼上一小片拼图，日后还有更多人类演化之谜等待我们逐步揭开。

文章来源：“知识分子”微信公众号

（责任编辑：孟婧）