站着说话为什么会腰疼？问问你的古猿老祖吧

　　来源：SME科技故事

　　“同样是椎间盘，为什么你这么突出？”

　　这句常见的用语被用来调侃网络上优秀的发言。

　　但说起椎间盘突出，不少人难免感到背部隐隐作痛。

　　这种疾病已经成为从青年学生到耄耋老人广泛群体中肆虐的痛楚。

　　我国每年有超过百万例的病患，而每百万人中有120人进行手术治疗。

　　人类与近亲猿猴同样都有椎间盘，为何只有人类要忍受椎间盘突出的痛苦？

　　这还得归因于我们引以为傲的直立行走能力。



　　大约400万年前，一种灵长类动物在生物进化中异军突起，创造出一个特别的分支。

　　经过几百年的自然选择，它逐渐进化出更聪明的大脑，成为动物界中的佼佼者。

　　而这一切，源于那次意义深远的“站起来”摘果子。

　　从那时起，这种生物不再依靠四肢爬行。

　　它们发现两肢也能行进，另外的两肢不如用来实现别的功能。


这就是人类的祖先――目前认为从猿到人的过渡阶段――南方古猿。

　　也是在南方古猿时代，人类实现了直立行走的伟大演化。

　　爬行了漫长的几千万年，怎么突然就想到要站起来走路呢？

　　古人类学家对此也是充满了猜测与推理。


　　化石是人们认识远古生物的唯一途径。

　　而对于了解人类本身的祖先也不例外。

　　于1973年发现的Lucy是至今保存最完整的早期人类化石。

　　它是生活在距今400万年前的南方古猿。

　　人们通过对此构造人体动力学模型模拟其行走趋势。


从不同角度观察计算机模拟Lucy行走

　　研究发现，以Lucy为代表的南方古猿已经充分具备了支持二足行走的身体结构。

　　而直立行走也成为了它们主要的行走方式。

　　但与现代人不同的是，当时Lucy仍以屈膝屈髋的方式进行双足行走。

　　直至今天，一般认为直立行走是从南方古猿时代开始的。

　　而这也是人类区别于其他动物最重要的标志之一。


然而实质的化石证据只能推测出直立行走的演化过程。

　　人们始终对于人类祖先直立行走的原因感到好奇，却因未知而无奈。

　　毕竟不能指望它们在石头上刻着“今天开始我想站起来走路了”。

　　在思想层面上的考究，也就只能从蛛丝马迹中搜寻线索了。


　　夏日里炽热的地面常常让人烫得焦灼。

　　而在数百万年前，早期人类起源于非洲肯尼亚的图尔卡纳盆地。

　　当时的温度常年都比现在高得多，猿人甚至没有用来隔热的袜履。

　　因此诞生了一门“热假设”学派，他们认为人类可能是热得站起来的。


图尔卡纳湖沿岸一具史前骸骨

　　地球学家本杰明?帕塞通过研究土壤中形成的同位素，推测出大约400万年前的温度。

　　土壤中的碳酸盐在30~35℃条件下形成，这表明当时的日间温度将高出这一区间。

　　而直立的物体不仅减少了接触地面的面积，吸收的太阳能也会相对更少。

　　所以我们的祖先有可能通过直立行走以及减少毛发数量来使自己降温。


另外，有的科学家认为选择直立行走是为了减少人体的能量消耗。

　　研究者让人类生物学上的近亲――5只黑猩猩在跑步机上进行两腿行走或四腿爬行。

　　分别记录它们在不同状态下的能量消耗情况。

　　结果显示，直立行走要比四条腿爬行耗能大约减少1/4。

　　也就是说人类直立行走将更加省力。


然而，这样的理论却没有站得住脚的说服力。

　　一个巨大的疑问也瞬间击垮了这种种假设。

　　其他灵长类的动物也存在直立行走与四肢爬行并用的状态。

　　如果是温度与耗能的问题，为什么只有这一个种群脱离其他群落，成为唯一直立行走的“异类”？



　　为了破解这个谜团，一个由日本和英国科学家组成的联合研究小组再次对黑猩猩进行实验。

　　民以食为天，他们猜想改变进化方向的也许在食物的争夺上。

　　于是他们模拟人类祖先的生存状态构建了一个野外实验基地。



　　在丛林基地中分三次为野生黑猩猩喂食常见的油棕榈果和当地没有的蔻拉果。

　　第一次：只喂食油棕榈果；

　　第二次：喂食大量油棕榈果和少量蔻拉果；

　　第三次：喂食少量油棕榈果和大量蔻拉果。


　　结果当第二次喂食时，黑猩猩们几乎奋力抢占蔻拉果这种稀缺资源。

　　甚至在第三次出现大量蔻拉果时，它们一如既往地把尽量多的食物据为己有。

　　于是便出现了前肢离地摘取和怀抱果子，嘴巴里也塞得满满当当的情景。

　　而直立行走的频率也比平常提高了4倍，只为尽快携带食物逃离纷乱的争夺现场。


　　于是研究者认为，为了更快地抢夺大量食物，它们开始尝试直立行走。

　　明明两条腿也能跑起来，而解放了的双手能完成更多的工作。

　　在此后的工具使用、相互交流之中，这种好处更是得到彰显。

　　远古人类终于意识到直立行走的好处，于是便创造出进化中一个独特的分支。

　　四肢的进化最终还是迫于对饥饿的抵触，一饱口福从来都是万物的共同理想。

　　而这个假设目前看来也是最具说服力的理论之一。


　　同时，袋鼠也被认为是直立动物的一个代表。

　　虽然它现在的运动方式是跳跃而非行走。

　　但研究其化石材料发现，一种古老的澳大利亚袋鼠曾经与人类一样直立行走。

　　也就是后肢进行前后依次迈进的行走交替。


直立行走的远古袋鼠

　　这种史前袋鼠生活在10万年前，如今已经灭绝。

　　它被视作是现代袋鼠的远古祖先，却没有人们印象中的跳跃特征。

　　通过对化石的结构学分析，它们似乎更适合直立行走。

　　反而对跳跃的行进步法会感到非常困难。


巨型袋鼠化石

　　而同样作为直立行走的动物，袋鼠却没有代替人类站上食物链顶端。

　　这在生物进化学中也是一个颇具争论的谜团。

　　目前普遍认为，袋鼠被困在澳大利亚海岛上没能走出是主要原因。

　　在进化过程中，它们发现蹦跳的行进方式不仅能增加运动速度，还能大大减少能量输出。

　　人们把袋鼠搬上跑步机测试，发现在较高的速度下，袋鼠跳跃几乎是动物王国中最节能的陆地旅行方式。


　　其实从生物遗传学的角度来看，人类并没有特别之处。

　　大猩猩有着92%至98%的DNA排列与人类相同。

　　但从智商上来说，人类在生物界中却是碾压式的存在。

　　而且在人类站起来行走之后，大脑呈现出不断增长的趋势。

　　这其中似乎也存在着千丝万缕的关联。


　　根据对时间推进过程中人种动物化石的探究。

　　由古至今，人们从与南猿近似的倭黑猩猩、半直立的阿法南猿、基本直立的能人、完全直立的爪哇猿人、北京猿人中发现了一些规律。

　　从阿法南猿开始具有一定程度的直立状态以来，人类祖先的脑重也相应的增加。


　　脑重可谓是决定智商水平的一大关键因素。

　　因此科学家推断，有可能是直立行走造成的某种行为促进了脑重的增加。

　　也可能是某种因素同时促进了猿人脑重与智力的增长。

　　解放双手引发工具的制造使用、食性的改变等成为了争论中最具可能性的推测。


颅骨变化

　　然而智商的增长无法抚平人类脊椎上的伤痛。

　　人类一面骄傲地凭借高智商实现对自然的改造。

　　一面却在丰功伟绩下不由得摸摸自己疼痛的椎间盘。

　　巧合的是，两者都是直立行走给人类带来的成果。

　　不过一个是推动人类至霸主地位的优势，另一个是对自身损害的弊端罢了。


　　虽然直立行走解放了双手，但对此也造成了骨骼的剧变。

　　人体脊椎就成为深受其害的主要受害部位。

　　脊椎由33块脊椎骨组成，其中腰椎的受力比其他部位都要高。

　　因此它也成为了疾病的重灾区，而这种疾病就是常见的腰椎间盘突出。


脊椎结构

　　每块椎体之间都依靠一个“避震器”连接――椎间盘。

　　两块软骨板和其中充斥着富有弹性的胶状物质可以根据外界压力而改变形状。

　　因此在运动中像弹簧避震器一样保护着脆弱的脊椎。

　　然而人类的直立行走却给它带来巨大的挑战。


椎间盘三大组成

　　用四肢行走的祖先具有脊椎大、腰椎小的特征。

　　而在直立行走后，脊椎突然天降使命，由原来的拱顶作用变成了充当承重的支柱。

　　它必须担当起维持平衡和双足移动的多重任务。

　　任务的加剧让它承受着前所未有的压迫。


虽然经过漫长的进化，人类已经发展为脊椎小、腰椎大的更耐重特征。

　　但长期的挤压下，柔弱的“避震器”还是不免变了形。

　　奔跑时，下肢的所要承受的压力就是体重的好几倍。

　　于是椎间盘从脊椎中突出，并对脊椎神经造成了压迫，引起疼痛。

　　而这种背痛，则是人类吃了变聪明的亏，是灵长类动物中特有的不适。

　　游泳的方式之所以被提倡来预防颈椎疼痛，也就类似与回归人类祖先四肢行走的状态。


　　脆弱的脊椎为了支撑起人体的重量已经很不容易。

　　而在生活中，任何不正常的姿态都可能会加剧椎间盘的负担。

　　因此一系列保护脊椎的方法也越发得到人们的重视：

　　比如保持良好的坐姿，双肩放松，脊柱竖立自然伸展；

　　常用电脑的办公室一族则要使视线与显示屏呈约20度角；

　　在搬抬重物时要注意避免背部发力，尽量挺直背部，稳定躯干核心……


　　除此之外，其他四肢动物患高血压的现象是十分罕见的。

　　而对于人类来说，这却是最常见的中老年疾病之一。

　　直立行走后重心的显著提高，让心脏的负荷显著增大。

　　而为了弥补站立时心脏喷血量的不足，神经与激素系统便使血管收缩。

　　因此血压升高，一系列由高血压引起的疾患也就随之而来。


　　血管堵塞的问题也更常见

　　还有研究表明，直立行走会使女性分娩变得更加困难。

　　为了满足直立行走的需要，妇女臀部相应变窄，骨盆变小，因此产道也严重变窄。

　　同时随着人类的大脑发育，胎儿的大脑发达而使头部变大。

　　在100多年前，难产曾经是育龄妇女的首要死因。


　　虽然直立行走给人类带来好处的同时，也确实落下病根。

　　但福祸相依的存在形态一向是自然界的法则。

　　在人类智商的基础上，总会有办法对人体机能进行改善与调整。

　　千百年来人类对于疾病的攻克不就是这样的发展进程吗？