Pienemmän ajan istuminen maalialueellamme ei ole vain liikalihavuuden ja sydänsairauksien ongelma. Siirtyminen istuvampaan elämäntapaan on todennäköisesti ollut haittaa myös luillemme. Pari kansallisen tiedeakatemian Proceedings -julkaisussa tänään julkaistua paria viittaavat siihen, että ihmisillä kehittyi kevyemmät nivelluut suhteellisen äskettäin evoluutiohistoriassamme vastauksena fyysisen aktiivisuuden muutoksiin.
Asiaan liittyvä sisältö
- Kuinka Brasilian maatalousprojekti muuttui sosiaaliseksi ja ekologiseksi tragediaksi
- Ovatko muinaiset ihmiset rakennettu nyrkkeilyyn?
Yhdessä tutkimuksessa selvitettiin näiden heikompien luiden alkuperää holoseenikauden alussa karkeasti 12 000 vuotta sitten, kun ihmiset alkoivat omaksua maataloutta. ”Nykyaikaiset ihmisen luurangot ovat siirtyneet melko hiljattain kohti kevyempiä - hauraampia, jos haluat - ruumiin. Se alkoi, kun hyväksyimme maatalouden. Ruokavaliomme muuttuivat. Aktiivisuustasomme muuttuivat ”, kertoo tutkimuksen yhteiskirjailija Habiba Chirchir, antropologi Smithsonianin Human Origins -ohjelmassa.
Toinen tutkimus määrittelee nivelten luun heikkouden muinaisissa ihmisyhteisöjen erilaisille fyysisen toiminnan tasoille, jotka liittyvät myös metsästykseen vai viljelyyn. Molemmilla teoksilla on vaikutuksia nykyajan ihmisten terveyteen ja fyysisen toiminnan merkitykseen luun lujuuteen.
"Nykyaikaisten ihmisten kevyesti rakennetulla luurankoilla on suora ja tärkeä vaikutus luun lujuuteen ja jäykkyyteen", sanoo Pen Ryanin yliopiston antropologi ja toisen tutkimuksen avustaja Tim Ryan. Tämä johtuu siitä, että keveys voi johtaa heikkouteen - enemmän murtuneita luita ja suurempi osteoporoosin ja ikään liittyvän luun menetyksen esiintyvyys.
Tutkijat tiesivät jo, että nykyajan ihmisen luuranko on pidempi, ohuempi ja yleensä heikompi kuin sen hominin-edeltäjiensä, mutta kukaan ei ollut varma, mikä on edistänyt tätä ”gradienttia”. Aikaisemmat tutkimukset osoittivat, että pystyssä käveleminen painosti enemmän niveliä menemään pitkäksi. ja laiha, kun taas toiset väittivät, että fyysisen aktiivisuuden väheneminen tai ruokavalion muutokset ovat olleet näiden luuston muutosten takana.
Viime aikoina tutkijat ovat nollautuneet trabekulaariseen luuhun, sienimäiseen materiaaliin, jota löytyy nivelten muodostavien luiden päistä. "Ajattele kanan luun päätä: Jos leikkaat sen läpi, niin näet tämän luun meshwork, joka on kietoutunut", sanoo Chirchir. Nykyajan ihmisillä on alhaisempi trabekulaarinen luutiheys tiettyjen luiden sisällä kuin heidän esivanhempillaan.
Sieninen luu reagoi mekaaniseen rasitukseen, joten Chirchir ja hänen kollegansa päättivät ottaa kädellisten, mukaan lukien ihmisen, käsiluiden CT-tutkimukset nähdäkseen, erottuivatko luut eläinten liikkumisen perusteella. "Meillä kuitenkin on, että jos orangutani nousee, sen trabekulaarisen luun rakenteen tulisi olla erilainen kuin simpanssien kaltaisten nivelkävelijöiden", Chirchir sanoo.
Ryhmä huomasi, että ihmisen käsien skannaukset näyttivät dramaattisesti erilaisilta kuin heidän kädellisten sukulaistensa. CT-skannauksissa ilmakuplat näyttävät tummilta luun valkoista taustaa vasten. "Ihmisen kädellä oli hyvin vähän valkoista verrattuna muihin kädellisten käden luihin", Chirchir sanoo, että se voi olla uskomattoman ilmava ja kevyt. ”Joten se oli silmiinpistävää.” Hän ja hänen kollegansa ihmettelivät, kuinka trabekulaarisen luun tiheys muun ihmisen luurankoissa verrattuna muihin kädellisiin ja varhaisiin ihmisen esi-isiin.
Näissä metakarpaalin ja reisiluun pään poikkileikkauksissa voit nähdä trabekulaarisen luutiheyden vähentymisen eteneessä simpansseista (vasemmalla) moderneihin ihmisiin (oikealla). ( PNAS / Chirchir et ai.) Ryhmä skannasi pyöreät poikkileikkaukset seitsemästä luusta ylä- ja alaraajojen nivelissä simpansseissa, Bornean orangutaneissa ja paviaaneissa. He skannasivat samoja luita nykyajan ja varhaismoderneissa ihmisissä, samoin kuin Neanderthals, Paranthropus robustus , Australopithecus africanus ja muut Australopithecines. Sitten he mittasivat valkean luun määrän skannauksissa kokonaispinta-alaa vasten trabekulaarisen luutiheyden löytämiseksi. Numeroiden murskaaminen vahvisti heidän visuaalisia epäilyjä. Nykyajan ihmisillä oli 50 - 75 prosenttia vähemmän tiheä trabekulaarinen luu kuin simpansseilla, ja joillakin hominiineillä oli luita, jotka olivat kaksi kertaa tiheämpiä kuin nykyajan ihmisillä.
Joten kun trabekulaarinen luutiheys alkoi laskea ihmisen sukupuussa? Ryhmä havaitsi, että varhaisilla Homo sapiens -lajeilla oli melko tiheä sienimäinen luu joko myöhään pleistokeeniin tai varhaiseen holoseeniin saakka - jolloin ihmiset olivat tekemässä joitain merkittäviä elämäntapoihin liittyviä muutoksia, kuten ruuan kasvattamista ja karjan kasvattamista metsästyksen sijaan. Se tarkoittaa todennäköisesti, että raskaampien luiden valintapaine alkoi laskea.
”Mielestämme meneillään on, että ihmiset olivat muuttumassa vähemmän aktiivisiksi ja istuvaisemmiksi. Ihmiset ottivat viljelyn käyttöön ja kotoivat eläimiä. Tämä fyysisen aktiivisuuden väheneminen on mitä on johtanut tähän kevyeen luurankoon ”, Chirchir sanoo. Mutta tässä tutkimuksessa tarkasteltiin vain yhtä tekijää trabekulaarisessa luun tiheydessä. Sienen luun paksuus, tilavuus ja pinta-ala voivat kertoa meille paljon siitä, kuinka vahvat nivelluut ovat. Teoksessa ei myöskään tarkasteltu nykyaikaisia ihmisrehuja nähdäkseen, antoivatko heidän lisääntynyt aktiivisuutensa heille vahvempia niveliä. Sieltä toinen tutkimus tulee.
Ryan ryhtyi yhteistyöhön Colin Shaw'n kanssa Cambridgen yliopistossa tutkiakseen trabekulaarista luuta arkeologisissa näytteissä neljästä muinaisesta ihmisryhmästä - joista kaksi harjoitti maataloutta ja kaksi rehua - nykyisessä Illinoisissa. Tutkijat keskittyivät lonkkaniveliin, koska se on tärkeää kantaa ihmisen luurankojen painoa kävelyn aikana.
Heidän mukaansa rehujen trabekulaarinen luu oli paksumpi, niiden tilavuus oli suurempi ja ala-ala pienempi kuin viljelijöiden. Nämä kaksi viljelyryhmää eivät erottuneet toisistaan, ja ”molemmat istuneet ryhmät käyttivät myös erilaisia paikallisesti saatavilla olevia ruokia, mikä tarkoittaa, että heidän ruokavalionsa eivät välttämättä olleet puutteellisia”, Ryan sanoo. Tämä viittaa siihen, että ruokavalio ei ole yhtä tärkeä kuin biomekaaninen stressi, joka kävelee pitkiä matkoja ja metsästää eläimiä.
MicroCT-skannausten perusteella Ryan ja Shaw loivat nämä reisiluun pään 3D-renderit maatalousviljelijältä (alhaalta) ja metsästäjä-keräilijältä (yläosa). Nämä renderoinnit auttoivat heitä määrittämään sienimäisen luun määrän reisiluun pään osissa. (Timothy M. Ryanin kohteliaisuus) 
Ryanin ja Shaw'n työn perusteella suhteellisen istuvilla ihmisten viljelijöillä (oikealla) on kevyemmin rakennettu luurankoja verrattuna liikkuviin rehuihin (vasemmalla). Reisiluun pään läpi kulkevat 2D microCT-kuvat, joissa se yhdistyy lonkkaan, osoittavat eroja luun rakenteessa. (Timothy M. Ryanin kohteliaisuus) Vaikka Chirchir huomauttaa, että he eivät voi sulkea pois sellaisia tekijöitä kuin ruokavalio tai sairaus, molemmat tutkimukset viittaavat fyysiseen aktiivisuuteen vetovoimana näiden luurankojemme muutosten takana. Hän huomauttaa myös, että fyysinen aktiivisuus voi muuttaa luurankojamme evoluutiohistorian kuluessa ja oman elämämme aikana. Se on tärkeää niille meistä, jotka elävät teollisuusympäristöissä, joissa vietämme paljon aikaa istuessaan töissä ja kotona. Osteoporoositapaukset ovat yleisempiä tällaisissa tiloissa, ja osteoporoosipotilailla trabekulaarisella luulla on suurin riski muodostumiseen.
"Ihmisillä voi olla vakaa trabekulaarinen luurakenne, samanlainen kuin elävissä kädellisissä, jos he harjoittavat asianmukaista fyysistä aktiivisuutta koko elämän ajan", Ryan sanoo. Se voisi leikata luun menetykseen liittyvät lonkkamurtumat iän myötä. Joten ehkä sen sijaan, että syöisimme kuin varhaiset ihmiset, meidän pitäisi harjoittaa kuin he.
