站著說話為什麼會腰疼？問問你的古猿老祖吧

「同樣是椎間盤，為什麼你這麼突出？」

這句常見的用語被用來調侃網路上優秀的發言。

但說起椎間盤突出，不少人難免感到背部隱隱作痛。

這種疾病已經成為從青年學生到耄耋老人廣泛群體中肆虐的痛楚。

我國每年有超過百萬例的病患，而每百萬人中有120人進行手術治療。

人類與近親猿猴同樣都有椎間盤，為何只有人類要忍受椎間盤突出的痛苦？

這還得歸因於我們引以為傲的直立行走能力。

大約400萬年前，一種靈長類動物在生物進化中異軍突起，創造出一個特別的分支。

經過幾百年的自然選擇，它逐漸進化出更聰明的大腦，成為動物界中的佼佼者。

而這一切，源於那次意義深遠的「站起來」摘果子。

從那時起，這種生物不再依靠四肢爬行。

它們發現兩肢也能行進，另外的兩肢不如用來實現別的功能。

這就是人類的祖先——目前認為從猿到人的過渡階段——南方古猿。

也是在南方古猿時代，人類實現了直立行走的偉大演化。

爬行了漫長的幾千萬年，怎麼突然就想到要站起來走路呢？

古人類學家對此也是充滿了猜測與推理。

化石是人們認識遠古生物的唯一途徑。

而對於了解人類本身的祖先也不例外。

於1973年發現的Lucy是至今保存最完整的早期人類化石。

它是生活在距今400萬年前的南方古猿。

人們通過對此構造人體動力學模型模擬其行走趨勢。

從不同角度觀察計算機模擬Lucy行走

研究發現，以Lucy為代表的南方古猿已經充分具備了支持二足行走的身體結構。

而直立行走也成為了它們主要的行走方式。

但與現代人不同的是，當時Lucy仍以屈膝屈髖的方式進行雙足行走。

直至今天，一般認為直立行走是從南方古猿時代開始的。

而這也是人類區別於其他動物最重要的標誌之一。

然而實質的化石證據只能推測出直立行走的演化過程。

人們始終對於人類祖先直立行走的原因感到好奇，卻因未知而無奈。

畢竟不能指望它們在石頭上刻著「今天開始我想站起來走路了」。

在思想層面上的考究，也就只能從蛛絲馬跡中搜尋線索了。

夏日裡熾熱的地面常常讓人燙得焦灼。

而在數百萬年前，早期人類起源於非洲肯亞的圖爾卡納盆地。

當時的溫度常年都比現在高得多，猿人甚至沒有用來隔熱的襪履。

因此誕生了一門「熱假設」學派，他們認為人類可能是熱得站起來的。

圖爾卡納湖沿岸一具史前骸骨

地球學家本傑明·帕塞通過研究土壤中形成的同位素，推測出大約400萬年前的溫度。

土壤中的碳酸鹽在30~35℃條件下形成，這表明當時的日間溫度將高出這一區間。

而直立的物體不僅減少了接觸地面的面積，吸收的太陽能也會相對更少。

所以我們的祖先有可能通過直立行走以及減少毛髮數量來使自己降溫。

另外，有的科學家認為選擇直立行走是為了減少人體的能量消耗。

研究者讓人類生物學上的近親——5隻黑猩猩在跑步機上進行兩腿行走或四腿爬行。

分別記錄它們在不同狀態下的能量消耗情況。

結果顯示，直立行走要比四條腿爬行耗能大約減少1/4。

也就是說人類直立行走將更加省力。

然而，這樣的理論卻沒有站得住腳的說服力。

一個巨大的疑問也瞬間擊垮了這種種假設。

其他靈長類的動物也存在直立行走與四肢爬行並用的狀態。

如果是溫度與耗能的問題，為什麼只有這一個種群脫離其他群落，成為唯一直立行走的「異類」？

為了破解這個謎團，一個由日本和英國科學家組成的聯合研究小組再次對黑猩猩進行實驗。

民以食為天，他們猜想改變進化方向的也許在食物的爭奪上。

於是他們模擬人類祖先的生存狀態構建了一個野外實驗基地。

在叢林基地中分三次為野生黑猩猩餵食常見的油棕櫚果和當地沒有的蔻拉果。

第一次：只餵食油棕櫚果；

第二次：餵食大量油棕櫚果和少量蔻拉果；

第三次：餵食少量油棕櫚果和大量蔻拉果。

結果當第二次餵食時，黑猩猩們幾乎奮力搶佔蔻拉果這種稀缺資源。

甚至在第三次出現大量蔻拉果時，它們一如既往地把盡量多的食物據為己有。

於是便出現了前肢離地摘取和懷抱果子，嘴巴里也塞得滿滿當當的情景。

而直立行走的頻率也比平常提高了4倍，只為儘快攜帶食物逃離紛亂的爭奪現場。

於是研究者認為，為了更快地搶奪大量食物，它們開始嘗試直立行走。

明明兩條腿也能跑起來，而解放了的雙手能完成更多的工作。

在此後的工具使用、相互交流之中，這種好處更是得到彰顯。

遠古人類終於意識到直立行走的好處，於是便創造出進化中一個獨特的分支。

四肢的進化最終還是迫於對飢餓的抵觸，一飽口福從來都是萬物的共同理想。

而這個假設目前看來也是最具說服力的理論之一。

同時，袋鼠也被認為是直立動物的一個代表。

雖然它現在的運動方式是跳躍而非行走。

但研究其化石材料發現，一種古老的澳大利亞袋鼠曾經與人類一樣直立行走。

也就是後肢進行前後依次邁進的行走交替。

直立行走的遠古袋鼠

這種史前袋鼠生活在10萬年前，如今已經滅絕。

它被視作是現代袋鼠的遠古祖先，卻沒有人們印象中的跳躍特徵。

通過對化石的結構學分析，它們似乎更適合直立行走。

反而對跳躍的行進步法會感到非常困難。

巨型袋鼠化石

而同樣作為直立行走的動物，袋鼠卻沒有代替人類站上食物鏈頂端。

這在生物進化學中也是一個頗具爭論的謎團。

目前普遍認為，袋鼠被困在澳大利亞海島上沒能走出是主要原因。

在進化過程中，它們發現蹦跳的行進方式不僅能增加運動速度，還能大大減少能量輸出。

人們把袋鼠搬上跑步機測試，發現在較高的速度下，袋鼠跳躍幾乎是動物王國中最節能的陸地旅行方式。

其實從生物遺傳學的角度來看，人類並沒有特別之處。

大猩猩有著92%至98%的DNA排列與人類相同。

但從智商上來說，人類在生物界中卻是碾壓式的存在。

而且在人類站起來行走之後，大腦呈現出不斷增長的趨勢。

這其中似乎也存在著千絲萬縷的關聯。

根據對時間推進過程中人種動物化石的探究。

由古至今，人們從與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、北京猿人中發現了一些規律。

從阿法南猿開始具有一定程度的直立狀態以來，人類祖先的腦重也相應的增加。

腦重可謂是決定智商水平的一大關鍵因素。

因此科學家推斷，有可能是直立行走造成的某種行為促進了腦重的增加。

也可能是某種因素同時促進了猿人腦重與智力的增長。

解放雙手引發工具的製造使用、食性的改變等成為了爭論中最具可能性的推測。

顱骨變化

然而智商的增長無法撫平人類脊椎上的傷痛。

人類一面驕傲地憑藉高智商實現對自然的改造。

一面卻在豐功偉績下不由得摸摸自己疼痛的椎間盤。

巧合的是，兩者都是直立行走給人類帶來的成果。

不過一個是推動人類至霸主地位的優勢，另一個是對自身損害的弊端罷了。

雖然直立行走解放了雙手，但對此也造成了骨骼的劇變。

人體脊椎就成為深受其害的主要受害部位。

脊椎由33塊脊椎骨組成，其中腰椎的受力比其他部位都要高。

因此它也成為了疾病的重災區，而這種疾病就是常見的腰椎間盤突出。

脊椎結構

每塊椎體之間都依靠一個「避震器」連接——椎間盤。

兩塊軟骨板和其中充斥著富有彈性的膠狀物質可以根據外界壓力而改變形狀。

因此在運動中像彈簧避震器一樣保護著脆弱的脊椎。

然而人類的直立行走卻給它帶來巨大的挑戰。

椎間盤三大組成

用四肢行走的祖先具有脊椎大、腰椎小的特徵。

而在直立行走後，脊椎突然天降使命，由原來的拱頂作用變成了充當承重的支柱。

它必須擔當起維持平衡和雙足移動的多重任務。

任務的加劇讓它承受著前所未有的壓迫。

雖然經過漫長的進化，人類已經發展為脊椎小、腰椎大的更耐重特徵。

但長期的擠壓下，柔弱的「避震器」還是不免變了形。

奔跑時，下肢的所要承受的壓力就是體重的好幾倍。

於是椎間盤從脊椎中突出，並對脊椎神經造成了壓迫，引起疼痛。

而這種背痛，則是人類吃了變聰明的虧，是靈長類動物中特有的不適。

游泳的方式之所以被提倡來預防頸椎疼痛，也就類似與回歸人類祖先四肢行走的狀態。

脆弱的脊椎為了支撐起人體的重量已經很不容易。

而在生活中，任何不正常的姿態都可能會加劇椎間盤的負擔。

因此一系列保護脊椎的方法也越發得到人們的重視：

比如保持良好的坐姿，雙肩放鬆，脊柱豎立自然伸展；

常用電腦的辦公室一族則要使視線與顯示屏呈約20度角；

在搬抬重物時要注意避免背部發力，盡量挺直背部，穩定軀幹核心……

除此之外，其他四肢動物患高血壓的現象是十分罕見的。

而對於人類來說，這卻是最常見的中老年疾病之一。

直立行走後重心的顯著提高，讓心臟的負荷顯著增大。

而為了彌補站立時心臟噴血量的不足，神經與激素系統便使血管收縮。

因此血壓升高，一系列由高血壓引起的疾患也就隨之而來。

血管堵塞的問題也更常見

還有研究表明，直立行走會使女性分娩變得更加困難。

為了滿足直立行走的需要，婦女臀部相應變窄，骨盆變小，因此產道也嚴重變窄。

同時隨著人類的大腦發育，胎兒的大腦發達而使頭部變大。

在100多年前，難產曾經是育齡婦女的首要死因。

雖然直立行走給人類帶來好處的同時，也確實落下病根。

但福禍相依的存在形態一向是自然界的法則。

在人類智商的基礎上，總會有辦法對人體機能進行改善與調整。

千百年來人類對於疾病的攻克不就是這樣的發展進程嗎？

*參考資料

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李愉. 二足直立行走的生物力學特徵和南方古猿阿法種可能的行走方式[J]. 人類學學報, 2004,23(4):255-263.

安瑩. 人類直立行走是一個錯誤嗎[J]. 中外文摘, 2010(10):118-119.

作者系網易新聞·網易號「各有態度」簽約作者

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