Морфологическая перестройка организма в связи с бипедией
При двуногом хождении перестраивается вся локомоторная система: туловище полностью выпрямляется, образовывается поясничный лордоз, укрепляется суставно-связочный аппарат, перестраивается таз и стопа. С усилением большой ягодичной мышцы и мышц спины (для выпрямления туловища) расширяется подвздошная кость и образовывается большая седалищная вырезка, что увеличивает устойчивость тела. Большая ягодичная мышца становится сильным разгибателем бедра. Нога начинает действовать как толкающая опора. В стопе усиливается предплюсна и укорачивается плюсна, первый палец усиливается и придвигается к остальным пальцам, стопа имеет сводчатую форму и пронирована.
С развитием бипедии менялись роли большинства групп мышц нижних конечностей, что в свою очередь привело к изменениям в строении и положении мышц этих конечностей, а следовательно, и в строении таза. Эти "конструктивные" изменения можно продемонстрировать, сравнив таз человека с тазом нашего ближайшего родственника - шимпанзе .
Необходимостью стабилизировать находящееся в вертикальном положении туловище обусловлено наиболее значительное изменение мускулатуры, связанное с переходом к прямохождению, - трансформация большой ягодичной мышцы из относительно небольшой у шимпанзе в самую крупную мышцу человеческого тела. Большая ягодичная мышца занимает большую часть задней поверхности таза и прикрепляется сзади и сбоку в верхней части бедренной кости. Она определяется как разгибатель тазобедренного сустава и, как полагали многие анатомы, служит при прямохождении основной мышцей, за счет которой осуществляется поступательное движение вперед. Считалось, что, выпрямляя тазобедренный сустав, большая ягодичная мышца увеличивает реакцию опоры, которую создает находящаяся позади нога.
В действительности вклад этой мышцы в движение ограничен из-за того, что у человека тазобедренный сустав почти полностью разогнут с самого начала во время ходьбы и бега. Гипертрофия большой ягодичной мышцы у человека отражает совершенно иную функцию. При беге мы с силой отталкиваемся каждой ногой от земли, которая сообщает нашему туловищу движение вперед, при этом туловище, двигаясь по инерции, стремится согнуться в сторону движения. Роль большой ягодичной мышцы состоит в том, чтобы удержать туловище в устойчивом положении.
Строение таза Люси имеет все признаки бипедии, характерные для таза современного человека. Его подвздошные кости намного короче, чем у человекообразных обезьян . Это укорочение привело к понижению центра масс туловища, в результате его стало легче удерживать в вертикальном положении. Подвздошные кости также стали изогнутыми, чтобы обеспечить латеральное прикрепление отводящих мышц и стабилизировать тем самым таз в момент, когда при ходьбе он поддерживается только одной ногой. На ископаемых костях видны места прикрепления таких мышц, как большая ягодичная, абдукторы и четырехглавая, и при их рассмотрении можно сделать вывод, что у Люси размеры и расположение этих мышц удивительно сходны с таковыми у человека.
В одном отношении Люси была, пожалуй, даже лучше приспособлена к хождению на двух ногах, чем мы с вами. Ее подвздошные кости более резко выступают кнаружи, а шейка бедра длиннее, чем у современного человека. Тем самым отводящие мышцы получали больший выигрыш в сипе по сравнению с таковыми у современных женщин.
Почему же гоминид, живший 3 млн лет назад, обладал этим механическим преимуществом перед своими потомками? Ответ на данный вопрос связан с ускоренным развитием мозга человека, которое происходило на протяжение этих 3 млн лет. Таз Люси, несомненно, предназначен для передвижения на двух ногах. Выступающие подвздошные кости и длинные шейки бедра увеличили плечо рычага абдукторов, но сформировали таз, который, если взглянуть на него сверху, несколько вытянут в поперечном направлении, в результате чего родовой канал был широким, но как бы сжатым. Для Люси такое строение таза было "приемлемым" - она жила до начала резкого увеличения объема мозга. Череп ее детеныша, вероятно, был не более черепа новорожденного шимпанзе. Процесс родов у Люси был несколько сложнее, чем у человекообразных обезьян , но значительно легче, чем у современных женщин ( рис. 24 ). Процесс родов и бипедия - два фактора, определившие строение таза современного человека. У шимпанзе головка плода без труда проходила через вход (вверху), среднюю часть (в середине) и выход (внизу) родового канала. У Люси процесс родов был сложнее: ее короткие, развернутые подвздошные кости были идеально приспособлены для передвижения на двух ногах, но родовой канал был широким в поперечном направлении и несколько сжатым. Головка плода могла пройти через него, только если в начале располагалась поперечно, а затем поворачивалась. Более крупный мозг человеческого ребенка обусловил формирование округлого канала. Необходимое удлинение таза привело к уменьшению выступания подвздошных костей, а следовательно, и к уменьшению плеча рычага отводящих мышц. Но несмотря на это, роды у человека остаются сложным и болезненным процессом, требующим еще одного поворота головки плода внутри родового канала ( Лавджой ).
