Первые шаги: Как прямохождение сделало нас людьми - Джереми Десильва

нелинейной эволюционной истории. Однако, чтобы увидеть похожую на лопасть стопу в биологическом мире, не нужно заглядывать далеко в прошлое. Стопы крупных сухопутных птиц, таких как страусы и эму, напоминают протезы Вана Филлипса. Кости их лодыжки и стопы слиты в одну жесткую кость, так называемую цевку. У них также имеются длинные толстые сухожилия, запасающие упругую энергию во время хождения на двух ногах и служащие пружиной, обеспечивающей толчок при шаге. Такое строение позволяет страусам бегать со скоростью почти 70 км/ч, в два раза быстрее человека-спринтера.

Ни одно ныне живущее млекопитающее не составило нам компанию в эксперименте с прямохождением{418}, но, если бы не астероид, вызвавший вымирание динозавров 66 млн лет назад (имеются свидетельства того, что этому способствовали также и мощные извержения вулканов), ученые имели бы возможность более точно исследовать конвергентную эволюцию бипедализма. Многие динозавры, включая тираннозавра, были двуногими, и бипедальная локомоция сегодняшних страусов и эму восходит к некоторым древнейшим динозаврам, жившим около 240 млн лет назад. Эта эволюционная линия была двуногой примерно в 50 раз дольше, чем наша с вами.

В отличие от нас – новичков среди ходящих на двух ногах – нелетающие птицы идеально приспособили свой скелет к этой форме локомоции.

Самые первые млекопитающие, жившие в тени двуногих динозавров, были четвероногими. Многие обитали в норах или лесных кронах. Одной из ранних модификаций скелета в эволюции млекопитающих стало формирование подтаранного сустава{419}. Этот сустав, расположенный между костью лодыжки (таранной) и пяточной костью, позволяет вам поворачивать стопу внутрь и наружу. Такое движение обеспечивает стопе млекопитающего бóльшую подвижность в поперечном направлении. Таранная и пяточная кости у птиц срастаются в одну, а у рептильных предков млекопитающих и у современных рептилий расположены рядом друг с другом. Однако у древнейших млекопитающих таранная кость передвинулась в положение над пяточной, создав новый сустав.

Попробуйте постоять несколько секунд на одной ноге. Чувствуете, как она шатается, когда вы пытаетесь сохранить равновесие? В конце концов сокращение мышц, удерживающих вас в вертикальном положении, становится слишком утомительным и вам требуется отдых. Фламинго могут стоять на одной ноге сколько угодно, совершенно при этом не уставая. Они не шатаются, потому что у них нет подтаранного сустава. Кости стопы и голени у них соединены в одну.

Лодыжки у людей подвижны потому, что мы унаследовали анатомию от предков, живших на деревьях, где мобильность была существенным преимуществом. Однако наземным двуногим она обходится очень дорого.

В последние секунды матча 2013 г. Atlanta Hawks против Los Angeles Lakers баскетболист Коб Брайант провел мяч до правой боковой линии и взлетел в прыжке с места. Его левая нога неудачно приземлилась прямо на стопу защитника и подвернулась вовнутрь, словно выталкивая кости голени из ноги. Передняя таранно-малоберцовая связка, прикрепляющая таранную кость к малой берцовой, чересчур растянулась, и Брайант, хромая, ушел с площадки, испытывая мучительную боль.

На Олимпийских играх 1996 г. в Атланте американская гимнастка Керри Страг повредила эту же связку голеностопного сустава. Через несколько минут благодаря медицинскому пластырю, адреналину и силе воли она совершила опорный прыжок, обеспечивший американской команде золото. Большинство людей не могут ходить, не то что прыгать с разрывом передней таранно-малоберцовой связки.

Когда кто-то говорит, что «вывихнул лодыжку», речь, скорее всего, идет о передней таранно-малоберцовой связке, которая чрезмерно растягивается или даже рвется. Этот пучок тканей, крепящий таранный сустав к берцовой кости, из всех связок человеческого тела повреждается чаще всего. Ежегодно эту травму получают миллион американцев – иногда во время игры в баскетбол, но в некоторых случаях просто из-за неудачного шага на неровной поверхности{420}. Излечение может занять несколько недель.

Вследствие прямохождения лодыжки человека оказались подвержены травмам. Чтобы понять, почему это так, я поехал в Национальный парк Кибале в западной Уганде.

В дождевом тропическом лесу остаться сухим невозможно. Даже если не идет дождь, воздух плотный и влажный. Поту некуда деваться, кроме как пропитывать одежду, шляпу и носки. Слоновьи тропы, проложенные сквозь густые заросли, тут и там пересекают ползучие побеги, о которые спотыкается незадачливый двуногий. Здесь повсюду ядовитые змеи, большие пауки, жгучие растения, кусачие насекомые и ловушки браконьеров. Это негостеприимное место для выходца из Новой Англии, но именно сюда мне пришлось приехать, чтобы изучать шимпанзе в их естественной среде обитания.

Сообщество шимпанзе Нгого включает 150 особей. Джон Митани из Мичиганского университета и Дэвид Уоттс из Йельского университета изучают его вот уже в течение двух десятилетий. Меня привело сюда желание узнать, как шимпанзе пользуются стопами во время ходьбы и лазания. Мне не пришлось долго ждать, чтобы увидеть, на что они способны.

В первое мое утро в лесу крупный величественный альфа-самец Барток подошел, опираясь на костяшки пальцев рук, к плодовому дереву Uvariopsis, родственнику анноны, посмотрел вверх на крону и целеустремленно взобрался по стволу около 30 см в диаметре так легко, словно поднимался по лестнице. Казалось, это не потребовало от него никаких усилий. Я не отрывал взгляда от его стопы и не верил собственным глазам. Барток прижимал верхнюю часть стопы к берцовой кости и выворачивал стопу так, что подошва обхватывала ствол. Первое движение растянуло бы мне ахиллово сухожилие, второе – порвало бы переднюю таранно-малоберцовую связку.

В течение месяца я следовал за группой шимпанзе и заснял почти две сотни подъемов по стволам деревьев. Всякий раз шимпанзе ставили свои стопы в такое положение, которое привело бы к тяжелым травмам сухожилий и связок у большинства людей{421}.

У человека ахиллово сухожилие проходит по задней стороне нижней части голени от пяточного бугра до основания икроножной мышцы. Оно длинное и запасает упругую энергию, помогающую придавать толчок шагу, особенно при беге. У шимпанзе ахиллово сухожилие всего около 2,5 см в длину. Основную часть его ноги сзади составляет мышца, гораздо более гибкая, чем сухожилие, что обеспечивает бóльшую подвижность лодыжки при лазании. Иными словами, в отличие от нас шимпанзе могут не бояться порвать ахиллово сухожилие.

Им также не нужно беспокоиться о вывихах лодыжек. У них даже нет передней таранно-малоберцовой связки.

Древнейшие обезьяны с легкостью лазали по деревьям, и не только благодаря подвижным суставам стопы. У них был противопоставленный большой палец стопы, как у современных шимпанзе. Стопа человекообразной обезьяны, послужившая исходным материалом для эволюции человеческой стопы, должна была испытывать сильное давление естественного отбора, чтобы стать подвижной и приобрести хватательные функции. Мышцы их стоп участвовали в управлении точными движениями больших пальцев ног, игравших важную роль в хватании за ветви в кронах деревьев.

Человеческая стопа должна быть более жесткой и менее подвижной, чтобы отталкиваться от земли при прямохождении. В ходе нашей эволюционной истории многие движущиеся части некогда подвижной стопы стали более фиксированными благодаря связкам, мышцам и нескольким небольшим изменениям костей. Эти модификации, биологический эквивалент скрепок и клейкой ленты, – удивительные примеры тонкой работы эволюции{422}.

Конечно, стопа человека хорошо справляется со своей задачей. Естественный отбор превратил ее в конструкцию, которая поглощает ударные воздействия, становится жесткой