https://frosthead.com

Skift til Farming Made Human Joint Bones Lighter

At bruge mere tid på at sidde på vores rum er ikke kun et problem for fedme og hjertesygdom. Overgangen til en mere stillesiddende livsstil har sandsynligvis også været dårlig for vores knogler. Et par artikler, der blev offentliggjort i dag i Proceedings of the National Academy of Sciences, antyder, at mennesker relativt nyligt udviklede lettere knogler i vores evolutionære historie som et svar på ændringer i fysisk aktivitet.

Relateret indhold

  • Hvordan et landbrugsprojekt i Brasilien blev en social og økologisk tragedie
  • Blev gamle mennesker bygget til boksning?

En undersøgelse peger på oprindelsen af ​​disse svagere knogler i begyndelsen af ​​Holocene-epoken for ca. 12.000 år siden, da mennesker begyndte at indføre landbrug. ”Moderne menneskelige skelet har skiftet for nylig mod lettere - mere skrøbelige, hvis du vil - kroppe. Det startede, da vi adopterede landbrug. Vores diæter ændrede sig. Vores aktivitetsniveauer ændrede sig, ”siger studieforfatter Habiba Chirchir, en antropolog i Smithsonians Human Origins-program.

Den anden undersøgelse tilskriver fælles knoglesvaghed til forskellige niveauer af fysisk aktivitet i gamle menneskelige samfund, også relateret til jagt versus landbrug. Begge værker har konsekvenser for moderne menneskers sundhed og vigtigheden af ​​fysisk aktivitet for knoglestyrke.

”Det letbygde skelet af moderne mennesker har en direkte og vigtig indflydelse på knoglestyrke og stivhed, ” siger Tim Ryan, antropolog ved Penn State University og medforfatter til den anden undersøgelse. Det skyldes, at lethed kan oversættes til svaghed - mere ødelagte knogler og en højere forekomst af osteoporose og aldersrelateret knogletab.

Videnskabsmænd vidste allerede, at det moderne menneskelige skelet er længere, tyndere og generelt svagere end dets hominin-forgængere, men ingen var sikker på, hvad der har drevet denne "gracility". Tidligere undersøgelser antydede, at det at gå oprejst satte mere pres på samlingerne for at gå længe og magert, mens andre hævdede, at et fald i fysisk aktivitet eller ændringer i kosten har været bag disse skeletændringer.

For nylig har forskere nulstillet trabecular knogler, det svamplignende materiale, der findes i enderne af knoglerne, der danner led. ”Tænk på enden af ​​en kyllingeben: Hvis du skærer den igennem, ser du dette meshværk af knogler, der er vævet sammen, ” siger Chirchir. Moderne mennesker har lavere trabekulær knogletæthed inden for specifikke knogler end deres forfædre.

Svampet knogle reagerer på mekanisk stress, så Chirchir og hendes kolleger besluttede at tage CT-scanninger af primater, inklusive mennesker, for at se om knoglen var forskellig baseret på, hvordan dyrene bevægede sig. ”Vi er dog af den opfattelse, at hvis en orangutang klatrer, skulle den have en anden struktur af trabekulær knogel end knækvandrere som chimpanser, ” siger Chirchir.

Holdet bemærkede, at scanninger af menneskelige hænder så drastisk anderledes ud end dem fra deres primære slægtninge. I CT-scanninger vises luftbobler mørke på en hvid baggrund af knoglen. ”Den menneskelige hånd havde meget lidt hvid sammenlignet med de andre primære håndknogler, ” siger Chirchir og indikerer, at den måske er utroligt luftig og lys. ”Så det var den slående ting.” Hun og hendes kolleger spekulerede på, hvordan densiteten af ​​trabekulær knogle i resten af ​​det menneskelige skelet blev sammenlignet med den i andre primater og tidlige menneskelige forfædre.

BoneSlicesChirchiretalEdit.jpg I disse tværsnit af hovedet af metacarpal og femur kan du se faldet i trabecular knogletæthed skride frem fra chimpanser (langt til venstre) op til moderne mennesker (helt til højre). ( PNAS / Chirchir et al.)

Holdet scannede cirkulære tværsnit af syv knogler i øvre og nedre led i led i sjimpanser, borniske orangutanger og bavianer. De scannede også de samme knogler hos moderne og tidlige moderne mennesker såvel som neandertaler, Paranthropus robustus , Australopithecus africanus og andre Australopithecines. De målte derefter mængden af ​​hvid knogle i scanningerne mod det samlede areal for at finde den trabekulære knogletæthed. Knusning af numrene bekræftede deres visuelle mistanke. Moderne mennesker havde 50 til 75 procent mindre tæt trabekulær knogle end chimpanser, og nogle homininer havde knogler, der var dobbelt så tæt end i moderne mennesker.

Så hvornår begyndte at falde knogletætheden i det menneskelige slægtstræ? Holdet fandt, at de tidlige Homo sapiens havde en temmelig tæt svampet knogle, indtil enten den sene Pleistocen eller den tidlige Holocene - da mennesker gennemgik nogle store livsstilsovergange, såsom dyrkning af mad og opdræt af husdyr i stedet for at gå ud for at jage. Det betyder sandsynligvis, at selektionstrykket for tungere knogler begyndte at falde.

”Det, vi tror, ​​foregår, er, at mennesker blev mindre aktive, mere stillesiddende. Folk adopterede landbrug og husdyr. Denne reduktion i fysisk aktivitet er det, der resulterede i dette lette skelet, ”siger Chirchir. Men denne undersøgelse kiggede kun på en faktor i trabecular knogletæthed. Den svampede knogles tykkelse, volumen og overfladeareal kan fortælle os meget om, hvor stærke ledben er. Arbejdet kiggede heller ikke på moderne menneskelige fodselsmagere for at se, om deres øgede aktivitet gav dem stærkere led. Det er her den anden undersøgelse kommer ind.

Ryan samarbejdede med Colin Shaw på University of Cambridge for at undersøge trabecular knogler i arkæologiske prøver fra fire gamle menneskelige grupper - to, der praktiserede landbrug og to, der fodres - i det nuværende Illinois. Forskerne fokuserede på hofteleddet, fordi det er vigtigt for at bære vægten af ​​det menneskelige skelet under gåture.

Fodersager, de fandt, havde tykkere trabekulær knogle, større volumen og lavere overfladeareal i deres hofter end landmændene. De to landbrugsgrupper adskiller sig ikke fra hinanden, og "begge stillesiddende grupper konsumerede også en række lokale fødevarer, hvilket betyder, at deres kost ikke nødvendigvis var mangelfuld, " siger Ryan. Dette antyder, at diæt er mindre vigtigt end den biomekaniske stress, der går lange afstande, og at jagt på dyr sætter menneskelige hofter.

Baseret på mikroCT-scanninger skabte Ryan og Shaw disse 3D-gengivelser af hovedet på lårbenet fra en landbrugsmand (bund) og en jæger-samler (top). Disse gengivelser hjalp dem med at bestemme volumen af ​​svampet knogler i sektioner af lårbenshovedet. (Med tilladelse fra Timothy M. Ryan) Baseret på Ryan og Shaws arbejde har relativt stillesiddende menneskelige landbrugere (til højre) mere letbyggede skeletter sammenlignet med mere mobile foragers (venstre). 2D-mikroCT-billeder gennem hovedet på lårbenet, hvor det forbindes til hofteleddet, viser forskelle i knoglestruktur. (Med tilladelse fra Timothy M. Ryan)

Mens Chirchir påpeger, at de ikke kan udelukke faktorer som diæt eller sygdom, peger begge undersøgelser på fysisk aktivitet som den drivende faktor bag disse ændringer i vores skeletter. Hun bemærker også, at fysisk aktivitet kan ændre vores skeletter i løbet af udviklingshistorien og inden for vores egen levetid. Det er vigtigt for dem af os, der bor i industrialiserede miljøer, hvor vi tilbringer meget tid på at sidde på arbejdet og hjemme. Tilfælde af osteoporose er mere almindelige i sådanne lokaliteter, og hos patienter med osteoporose har trabecular knogler den højeste risiko for fakturering.

”Mennesker kan have en robust trabekulær knoglestruktur, svarende til hvad der ses i levende ikke-menneskelige primater, hvis de deltager i passende niveauer af fysisk aktivitet gennem hele livet, ” siger Ryan. Det kunne skære hoftefrakturer relateret til knogletab med alderen. Så måske må vi i stedet for at spise som tidlige mennesker træne som dem.

Skift til Farming Made Human Joint Bones Lighter