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Jun 08, 2023

인간은 발걸음에 여분의 스프링을 갖고 걷도록 진화했습니다

새로운 연구에 따르면 인간은 봄과 같은 아치를 진화시켜 도움을 줬을 수도 있습니다.

새로운 연구에 따르면 인간이 두 발로 걸을 수 있도록 용수철 같은 아치를 진화시켰을 수도 있다는 것입니다. 이족 보행의 진화를 연구하는 연구자들은 발의 솟아오른 아치가 몸을 앞으로 나아가게 하는 지렛대 역할을 하여 걷는 데 도움이 된다고 오랫동안 가정해 왔습니다. 그러나 이제 글로벌 과학자 팀은 유연한 아치의 반동으로 인해 발목이 똑바로 위치하여 보다 효과적인 보행이 가능하다는 사실을 발견했습니다. 달리기의 효과는 더 큽니다. 이는 효율적으로 달리는 능력이 유연한 아치에 대한 선택적인 압력으로 인해 걷기도 더욱 효율적이게 되었을 수 있음을 시사합니다. 이 발견은 의사가 오늘날 환자의 발 문제에 대한 치료법을 개선하는 데 도움이 될 수도 있습니다.

"우리는 원래 스프링 같은 아치가 신체를 다음 단계로 들어 올리는 데 도움이 된다고 생각했습니다."라고 Queen's University에서 연구를 수행했으며 현재 Frontiers in Bioengineering and Biotechnology 연구의 첫 번째 저자인 Lauren Welte 박사는 말했습니다. 위스콘신대학교 매디슨캠퍼스에 소속되어 있습니다. "그 대신 스프링 모양의 아치가 반동하여 발목이 몸을 들어 올리는 데 도움이 되는 것으로 나타났습니다."

우리 발의 진화는 유인원과 구별되는 튀어나온 내측 아치를 포함하여 이족 보행에 매우 중요합니다. 아치는 호미닌이 직립보행할 때 더 많은 지렛대를 제공하는 것으로 생각됩니다. 메커니즘은 불분명하지만 아치 움직임이 제한되면 달리는 데 더 많은 에너지가 필요합니다. 아치 반동은 신체의 중심 질량을 앞으로 추진하거나 근육이 수행해야 하는 기계적 작업을 보충함으로써 잠재적으로 우리를 더 효율적인 주자로 만들 수 있습니다.

이러한 가설을 조사하기 위해 팀은 고속 X선 모션 캡쳐 카메라로 발을 촬영하는 동안 걷고 뛰는 다양한 아치 이동성을 가진 7명의 참가자를 선택했습니다. 각 참가자의 아치 높이를 측정하고 오른쪽 발을 CT 스캔했습니다. 과학자들은 인접한 관절에 대한 아치 이동성의 영향을 테스트하기 위해 견고한 모델을 만들고 이를 발 뼈의 측정된 움직임과 비교했습니다. 그들은 또한 어떤 관절이 아치 반동에 가장 많이 기여하는지, 그리고 아치 반동이 질량 중심과 발목 추진력에 미치는 영향을 측정했습니다.

과학자들은 아치 반동이 아치의 견고한 레버가 몸을 들어올리는 데 도움이 될 것으로 기대했지만 반동이 없는 견고한 아치는 발이 일찍 땅에서 떨어지게 하여 종아리 근육의 효율성을 감소시키거나 발목뼈가 너무 앞쪽으로 기울어져 있습니다. 앞으로 기울이는 자세는 인간의 보행 특성인 직립 자세보다는 걷는 침팬지의 자세를 반영합니다. 유연한 아치는 발목을 똑바로 세우는 데 도움이 되었으며, 이로 인해 다리가 지면에서 더 효과적으로 밀릴 수 있게 되었습니다. 이 효과는 달릴 때 훨씬 더 크며, 이는 효율적인 달리기가 유연한 아치를 선호하는 진화적 압력이었을 수 있음을 시사합니다.

과학자들은 또한 내측 아치의 두 뼈인 주상골과 내측 설상골 사이의 관절이 아치의 유연성에 중요하다는 사실을 발견했습니다. 이 관절의 변화는 호미닌 화석 기록에서 이족 보행의 발달을 추적하는 데 도움이 될 수 있습니다.

"우리 발의 이동성은 우리가 앞으로 웅크리거나 너무 빨리 다음 단계로 밀고 나가는 대신 똑바로 걷고 달릴 수 있게 해주는 것 같습니다"라고 수석 저자인 퀸스 대학교의 Michael Rainbow 박사는 말했습니다.

이러한 발견은 또한 부상이나 질병으로 인해 아치가 경직된 사람들을 위한 치료 방법을 제시합니다. 즉, 아치의 유연성을 지원하면 전반적인 이동성이 향상될 수 있습니다.

Welte는 "우리의 연구는 추진 중에 아치가 움직일 수 있게 하면 움직임이 더 효율적이라는 것을 시사합니다"라고 말했습니다. "아치 움직임을 제한하면 다른 관절의 기능에도 상응하는 변화가 있을 가능성이 높습니다."

"이 단계에서 우리의 가설은 인구 전체의 발 이동성의 차이가 제한된 표본에서 볼 수 있는 변화로 이어진다는 것을 검증해야 하기 때문에 추가 테스트가 필요합니다"라고 Rainbow는 말했습니다. "그래도 우리 연구는 흥미진진한 새로운 조사 방법을 위한 무대를 마련하고 있습니다."