Стоны боли, когда мы встаем с дивана, или звук хруста хрящей при подъеме по лестнице слишком знакомы. Многие из нас смотрят на свои ноющие колени и проклинают их – удивляясь, почему они, по-видимому, эволюционировали так, чтобы болеть так сильно. Но человеческое колено имеет сложную эволюционную историю. И новые исследования показывают, насколько оно непонятно.

Колено претерпело значительные изменения в размере и форме, что не только позволило древним людям ходить прямо, но и позволило нам (Homo sapiens) отличиться от наших вымерших генетических родственников, таких как Homo erectus и Homo neanderthalensis (неандертальцы).

Естественный отбор, действующий совместно с другими эволюционными силами, такими как случайные мутации или генетическая наследственность, вероятно, сформировал колено, чтобы помочь нам ходить на двух ногах эффективнее и дольше, чем наши родственники.

Многие из проблем с коленями, с которыми мы сталкиваемся сегодня, — это новые проблемы, с которыми наши предки не сталкивались. Например, в 2017 году исследования показали, что малоподвижный образ жизни в постиндустриальном мире мог привести к 2,1-кратному увеличению частоты остеоартрита колена, наиболее распространенной формы артрита колена.

Когда исследователи изучали останки охотников-собирателей, живших до 6000 лет назад, они обнаружили, что остеоартрит коленного сустава, вероятно, вообще не был проблемой в те времена. В Великобритании сегодня более трети людей старше 45 лет обращались за лечением остеоартрита — в первую очередь коленного сустава.

Более слабые мышцы, стабилизирующие и защищающие суставы, и относительно слабые хрящи, смягчающие трение костей, вероятно, являются результатом того, что люди стали двигаться гораздо меньше, чем раньше: сидение в офисе или бег на беговой дорожке наращивают меньше мышц, чем охота на оленей в течение большей части дня в сложной местности.

Чтобы у нас появились колени, свободные от остеоартрита, малоподвижным людям с «хорошими» коленями нужно было бы на протяжении многих поколений иметь больше детей, чем малоподвижным людям с «плохими» коленями.

Но все становится сложнее. Колено — это сложный биологический механизм, который ученые не до конца понимают. Это особенно касается сесамовидных костей — небольших костей, которые встроены в сухожилия или связки, как коленная чашечка. Эти кости могут присутствовать по всему скелету млекопитающих.

Это означает, что некоторые млекопитающие могут иметь сесамовидные кости, когда даже представители одного и того же вида их не имеют. Одним из таких примеров является латеральная фабелла, которая находится позади колена и может быть обнаружена в среднем в 36,80 процентах человеческих колен сегодня.

Несмотря на сотни лет исследований, мало что известно об эволюции, росте, развитии сесамовидных костей и о том, почему они присутствуют у одних видов и отсутствуют у других. Это настолько важно, что сесамовидные кости часто отсутствуют в сочлененных скелетах, которые вы видите в музеях, выбрасываются вместе с мышцами, в которые они встроены.

Новая работа показала, что две из этих часто неправильно понимаемых костей, медиальная и латеральная фабеллы, которые находятся позади колена, могли эволюционировать различными способами у приматов и помогли ранним людям научиться ходить прямо.

Исследование представляло собой систематический обзор трех сесамовидных костей у 93 различных видов приматов, включая других гоминидов и общих предков человека.

Выяснилось, что у людей существует особая форма эволюции этих костей, которая могла начаться еще при появлении гоминоидов — группы приматов, включающей человекообразных обезьян и людей.

Ученые полагают, что использование существующей кости фабеллы для новой цели, так называемой экзаптации, могло помочь ранним людям перейти от ходьбы на четырех конечностях к ходьбе на двух. Интересно, что эта кость также связана с более высокими показателями остеоартрита. Люди, у которых она есть, в два раза чаще подвержены этому заболеванию. Эволюция — это не простой путь к биомеханической эффективности.

Эта картина становится еще сложнее, когда мы понимаем, что, в отличие от зубов, колени «пластиковые», то есть они смещаются и меняются в зависимости от таких факторов, как питание и использование. С другой стороны, зубы (после того, как вырастают) не адаптируются и просто повреждаются. Вот почему так важно заниматься спортом с возрастом — чтобы поддерживать прочность костей.

Колени изменяются и адаптируются в ответ на их использование или отсутствие такового. Глобальное увеличение питания, в результате которого люди становятся выше и весят больше, является ведущей гипотезой относительно того, почему фабеллы становятся более распространенными, например присутствие фабеллы утроилось за последние 100 лет или около того, с некоторыми вариациями по всему миру .

Мы знаем, что эволюция колена у людей не была прямой, а имела разветвленные пути. Мы также знаем, что ведем образ жизни, к которому наши тела плохо приспособлены, и изменения образа жизни, вероятно, являются виновниками проблем с коленом, которые со временем стали более серьезными. Колено не развилось в соответствии с нашим возрастом, и кость, которая изначально помогала нам ходить, может быть неотъемлемой частью этих проблем. 

Поэтому, когда ваши колени подгибаются на беговой дорожке или болят, когда вы садитесь, подумайте о них, потому что эволюция не так проста, как кажется.

Источник: The Conversation