Болят и хрустят колени? Инженер объяснил несовершенство сложного биологического механизма
Итак, зачем людям колени
Возможно, многие проклинают свои колени за то, что они устроены так, что доставляют настолько много неудобства. Действительно, почему ноги не эволюционировали, чтобы суставы не болели? Свет на это проливают некоторые исследования.
Колено претерпело значительные изменения в размере и форме, что позволило древним людям ходить прямо, а нам — Homo sapiens — отличаться от давно вымерших генетических родственников: Homo erectus и Homo neanderthalensis. Естественный отбор и другие эволюционные силы сформировали колено, чтобы помочь нам ходить на двух ногах эффективнее и дольше, чем наши родственники.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Майкл Бертауме, инженер и антрополог из Королевского колледжа Лондона, Великобритания, говорит, что многие из проблем с коленями, с которыми мы сталкиваемся сегодня, — это новые проблемы, которых у предков человека не было. Например, исследования 2017 года показали, что малоподвижный образ жизни в постиндустриальном мире мог привести более чем к двукратному увеличению частоты остеоартрита колена — наиболее распространенной формы артрита колена.
Как со временем менялись колени
Когда ученые изучили останки охотников-собирателей, живших до шести тысяч лет назад, они обнаружили, что остеоартрит коленного сустава, вероятно, вообще не был проблемой в те времена. Сегодня же, например, в Великобритании более трети людей старше 45 лет обращаются за лечением этого заболевания.
Более слабые мышцы, стабилизирующие и защищающие суставы, и относительно слабые хрящи, смягчающие трение костей, вероятно, являются результатом того, что люди двигаются гораздо меньше, чем раньше. Сидение в офисе или бег на беговой дорожке наращивают меньше мышц, чем охота на оленей большую часть дня на сложной местности. Чтобы у нас развились колени без остеоартрита, малоподвижным людям с «хорошими» коленями нужно было бы иметь больше детей, чем малоподвижным людям с «плохими» коленями на протяжении многих поколений.
«Но все намного сложнее. Колено — это сложный биологический механизм, который ученые не до конца понимают». Майкл Бертауме инженер
Блуждающие кости Шредингера
Сказанное Бертауме в особенности касается сесамовидных костей — небольших костей, которые встроены в сухожилия или связки, такие как коленная чашечка. Эти кости могут присутствовать во всем скелете млекопитающих. При этом некоторые млекопитающие могут иметь или не иметь сесамовидные кости в рамках одного вида. Один из примеров — латеральная фабелла, которую сегодня находят позади человеческого колена примерно в 36,8% случаев.
Несмотря на сотни лет исследований, нам мало что известно об эволюции, росте и развитии сесамовидных костей, а также о том, почему они присутствуют у одних видов и отсутствуют у других. Отчасти это связано с тем, что они часто отсутствуют в сочлененных скелетах, которые можно увидеть в музеях, и выбрасываются вместе с мышцами, в которые встроены.
Исследовав сесамовидные кости 93 видов приматов, ученые пришли к выводу, что использование существующей кости фабеллы для новой цели 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 им заболевают.
Как повысить биомеханическую эффективность коленей
В отличие от, например, зубов колени смещаются и меняются в зависимости от таких факторов, как питание и использование. Поэтому так важно заниматься спортом, особенно с возрастом. Колени адаптируются в ответ на их использование или отсутствие такового.
Как отмечает инженер Майкл Бертауме, эволюция колена у людей была разветвленной. Мы также знаем, что человек живет в условиях, к которым его тело плохо приспособлено. Вероятно, изменения образа жизни являются виновниками проблем с коленом, которые со временем стали более серьезными. Кость, которая, возможно, изначально помогла нам ходить, может быть неотъемлемой частью этих проблем.